DE60208131T2

DE60208131T2 - Öffnungssystem für eine Kappe

Info

Publication number: DE60208131T2
Application number: DE60208131T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Mitaka-shi Niwayama; Yasumichi Mitaka-shi Ida; Yoshiyuki Mitaka-shi Kojyo; Kenichi Ueda-shi Miyazaki; Hiroyuki Ueda-shi Takizawa
Original assignee: Ueda Japan Radio Co Ltd; Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Ueda Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2022-09-21
Also published as: DE60208131D1; US6871566B2; EP1295843A3; EP1295843A2; US20030061911A1; EP1295843B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kappenöffnungssystem, und insbesondere betrifft sie ein System zum Entfernen einer Kappe, die im oberen Abschnitt eines Behälterkörpers eines Behälters vorgesehen ist.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei einer Kappenöffnungsvorrichtung, die in einem Probenvorverarbeitungssystem oder dergleichen eingesetzt wird, handelt es sich um eine Vorrichtung, die eine Kappe automatisch entfernt, die in einem Behälter, wie etwa einem Teströhrchen oder dergleichen, vorgesehen ist. Die FR-A-2014953 beschreibt beispielsweise ein Kappenöffnungssystem zum automatischen Öffnen einer Schraubkappe eines Behälters, der einen Behälterkörper enthält, an dem die Kappe angebracht ist. Dieses System umfasst eine Behälterkörperhandhabungsvorrichtung zum Halten des Behälterkörpers des Behälters, um diesen anzuheben und abzusenken, eine Kappenhandhabungsvorrichtung, die über der Behälterkörperhandhabungsvorrichtung angeordnet ist, um die Kappe des Behälters zu ergreifen und daraufhin zu öffnen, wenn der Behälter angehoben ist, und eine Positionierungseinrichtung zum Positionieren der Kappe relativ zu der Kappenöffnungsvorrichtung, insbesondere relativ zu der Kappenhandhabungsvorrichtung. In Übereinstimmung mit der FR-A-2014953 weist die Kappenhandhabungsvorrichtung ferner einen Basisrahmen auf, eine Dreheinheit, die relativ zum Basisrahmen dreh bar ist, zumindest zwei im Wesentlichen V-förmige Greifarme, die auf der Dreheinheit vorgesehen sind, wobei der gebogene Abschnitt hiervon eine Drehachse bildet, die lotrecht zur Drehachse der Dreheinheit verläuft, um die Kappe und eine Welle zu ergreifen, wobei die Welle so vorgesehen ist, dass sie in Bezug auf den Drehrahmen vorrücken oder sich zurückziehen kann, wenn diese in Richtung auf die Vorrückrichtung vorgespannt ist, um die Greifarme zwischen einer Greif- und einer Öffnungsstellung zu aktivieren, wobei die Welle eine Steuernocke umfasst, die die Greifarme durch Aufwärts- und Abwärtsbewegung mit der Welle steuert. Die Welle umfasst außerdem an ihrem unteren Ende einen Stift zum Positionieren der Kappe und zum Aktivieren der Greifarme. Wenn der Behälterkörper mit der angebrachten Kappe durch die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung angehoben wird, stößt die Kappe an den Stift und schiebt die Welle zusammen mit der dort positionierten Steuernocke nach oben, wobei die Steuernocke die Greifarme veranlasst, sich um ihre Achse zu drehen und sich in ihre Greifstellung zu bewegen. Daraufhin wird die die Greifarme enthaltende Dreheinheit durch eine geeignete Einrichtung in Drehung versetzt, insbesondere durch einen Riemenantrieb, und die Kappe wird von dem Behälter entfernt.
Im Stand der Technik sind zahlreiche weitere Kappenöffnungsvorrichtungen vorgeschlagen worden. Eine Vorrichtung zur Anwendung auf verschiedene Arten von Behältern und Kappen ist jedoch noch nicht in den praktischen Einsatz überführt worden. Insbesondere existiert eine große Vielfalt von Behälterkörperformen (insbesondere Längen) und Kappengrößen (insbesondere Dicken), abhängig von der Behälterart. Wenn die Betätigungsbedingungen für die Vorrichtung festgelegt oder standardisiert sind, ist es deshalb schwierig, einen Kappenöffnungsvorgang für Behälter mit unterschiedlichen Behälterkör pern und Kappen durchzuführen. Ferner existieren Zusammendrückkappen und Schraubkappen und dergleichen. Im Fall einer Zusammendrückkappe ist es bevorzugt, dass die Kappe während des Kappenöffnungsvorgangs gedreht wird, während im Fall einer Schraubkappe die Kappe gedreht werden muss, um sie zu öffnen.
Wie vorstehend erläutert, sind die Kappenöffnungsvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik lediglich in der Lage, einen Behälter um eine vorbestimmte Distanz anzuheben und abzusenken und einen Haltemechanismus oder einen Kappengreifmechanismus für Kappen von Behältern zu betätigen, die einen vorbestimmten Durchmesser besitzen.
Behälter mit verschiedenen Behälterkörpern und Kappen werden seit neuem praktisch genutzt und aus diesem Grund besteht ein Bedarf an einer Kappenöffnungsvorrichtung, die einen relativ einfachen Aufbau besitzt und sich automatisch an ihre Betätigungsbedingungen für die Form des Behälterkörpers und die Kappe des Behälters selbst dann anpasst, wenn verschiedene Behälter mit unterschiedlichen Behälterkörpern und Kappen der Vorrichtung zugeführt werden.
Wenn ein Mechanismus zum Ergreifen der Kappe und ein getrennter Mechanismus zum Drehen der ergriffenen Kappe vorgesehen ist, wird der Aufbau der Vorrichtung unvermeidlich groß und komplex. In diesem Fall muss eine getrennte Antriebsquelle bereitgestellt werden. In dem Fall, dass Kappen mit unterschiedlichen Durchmessern gehandhabt werden, ist es erwünscht, dass eine vorbestimmte Greifkraft ungeachtet des Kappendurchmessers ausgeübt wird, und dass die Kappe mit hoher Geschwindigkeit ab dem Zeitpunkt in Drehung versetzt wird, wenn diese vorbestimmte Greifkraft erzeugt wird. Mecha nismen zur Befriedung dieses Bedarfs sind jedoch bislang nicht verwirklicht worden. Ferner existiert derselbe Bedarf für andere Vorrichtungen, die Gegenstände ergreifen und in Drehung versetzen müssen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist angesichts des vorstehend zum Stand der Technik erläuterten Problems gemacht worden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Kappenöffnungssystem zu schaffen, das einen Kappenöffnungsvorgang zuverlässig durchführen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kappenöffnungssystem zu schaffen, das für unterschiedliche Behälter mit Kappen unterschiedlicher Größen verwendet werden kann.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kappenöffnungssystem zu schaffen, das mit einer Kappenhandhabungsvorrichtung versehen ist, in der eine Kappe zunächst ergriffen und daraufhin in Drehung versetzt wird.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kappenöffnungssystem zu schaffen, das mit einer Kappenhandhabungsvorrichtung versehen ist, in der eine Kraft zum Ergreifen einer Kappe und eine Kraft zum Drehen der Kappe durch eine einzige Antriebsquelle bereitgestellt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kappenöffnungssystem zu schaffen, das mit einer Kappenhandhabungsvorrichtung versehen ist, in der die Kappe in Drehung versetzt wird, nachdem eine konstante Greifkraft un geachtet der Größe der Kappe erzeugt worden ist, die ergriffen werden soll.
Um die vorstehend genannten Aufgaben zu lösen, ist die vorliegende Erfindung auf ein Kappenöffnungssystem gerichtet, das durch den Anspruch 1 festgelegt ist. Das Kappenöffnungssystem umfasst eine Behälterkörperhandhabungsvorrichtung zum Halten des Behälterkörpers des Behälters, um diesen anzuheben und abzusenken, eine Kappenhandhabungsvorrichtung, die über der Behälterkörperhandhabungsvorrichtung zum Ergreifen und daraufhin zum Öffnen der Kappe des Behälters angeordnet ist, wenn der Behälterkörper angehoben wird, und eine Positionierungseinrichtung zum Positionieren der Kappe in Bezug auf die Kappenöffnungsvorrichtung.
In Übereinstimmung mit dem vorstehend angesprochenen Aufbau wird der Behälterkörper durch die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung gehalten und daraufhin angehoben. Die Kappe wird daraufhin in Bezug auf die Kappenhandhabungsvorrichtung positioniert, woraufhin ein Kappenöffnungsvorgang ausgeführt wird. Da in der vorliegenden Erfindung eine derartige Positionierungseinrichtung vorgesehen ist, kann die Kappe in Bezug auf die Kappenhandhabungsvorrichtung ungeachtet der Dicke der Kappe und der Länge des Behälterkörpers korrekt positioniert werden.
Bevorzugt positioniert die Positionierungseinrichtung die Kappe in Bezug auf die Kappenhandhabungsvorrichtung auf Grundlage der Referenzfläche durch eine Kappe. Bevorzugt handelt es sich bei der Referenzfläche bzw. Bezugsfläche um eine Oberseite der Kappe. Da die Kappenhandhabungsvorrichtung einen Teil der Kappe unterhalb ihrer Oberseite ergreift, liegt es auf der Hand, die Oberseite der Kappe als Referenzfläche zu nutzen.
Bevorzugt umfasst die Positionierungseinrichtung ein Kappenaufnahmeelement, das dazu bestimmt ist, dass die Oberseite der Kappe daran anliegt, wobei das Kappenaufnahmeelement unterhalb der Kappenhandhabungsvorrichtung zu liegen kommt, wobei die Positionierung der Kappe ausgeführt wird durch Anlegen der Oberseite der Kappe an dem Kappenaufnahmeelement. Da die Positionierung in dieser Anordnung ausgeführt wird unter Verwendung der gegenseitigen Anlage von zwei Teilen, kann die Positionierung zuverlässig mit einem einfachen Aufbau ausgeführt werden.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das Kappenaufnahmeelement einen zentralen Abschnitt und einen peripheren Abschnitt aufweist, wobei ein konkaver Teil in dem zentralen Abschnitt gebildet ist und ein Verlängerungsteil, das sich abwärts erstreckt, in dem peripheren Abschnitt gebildet ist. In dieser Anordnung liegt die Oberseite der Kappe an der Unterseite des Verlängerungsteils an. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der konkave Teil eine Größe und Form derart besitzt, dass er einen vorstehenden Abschnitt der Kappe aufzunehmen vermag, der ausgehend vom zentralen Abschnitt der Oberseite der Kappe aufwärts vorsteht.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung eine Anlageermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Anlage der Oberseite der Kappe an dem Kappenaufnahmeelement enthält, und einen Steuerabschnitt zum Stoppen des Anhebevorgangs des Behälterkörpers, wenn die Anlageermittlungseinrichtung die Anlage ermittelt. In dieser Anordnung ist es außerdem bevorzugt, dass das Kappenöffnungssystem eine Puf fereinrichtung zum Dämpfen eines Stoßes durch die Anlage umfasst, wenn die Oberseite der Kappe zur Anlage an dem Kappenaufnahmeelement gelangt.
Ferner ist es bevorzugt, dass das Kappenöffnungssystem außerdem einen ersten Sensor umfasst, der einen vertikalen optischen Strahl entlang dem Anhebe- und Absenkpfad der Kappe emittiert, einen zweiten Sensor, der einen horizontalen optischen Strahl emittiert, der den Anhebe- und Absenkpfad der Kappe auf einer vorbestimmten Höhe schneidet, und eine Einrichtung zum Ermitteln der Anwesenheit und Abwesenheit der Kappe auf Grundlage der Ausgangssignale der ersten und zweiten Sensoren. In dieser Anordnung wird der Anhebevorgang des Behälterkörpers gestoppt, wenn der horizontale optische Strahl unterbrochen wird, und in diesem Zustand wird die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Gegenstands innerhalb eines vorbestimmten Höhenbereichs unter Nutzung des vertikalen optischen Strahls ermittelt.
In dieser Anordnung ist es bevorzugt, dass der erste Sensor über dem Behälterkörper zumindest vor dem Zeitpunkt zu liegen kommt, zu dem der Öffnungsvorgang ausgeführt wird. In diesem Fall ist es außerdem bevorzugt, dass der erste Sensor über dem Behälterkörper erneut angeordnet wird, wenn der Kappenöffnungsvorgang ausgeführt worden ist.
Das Kappenöffnungssystem umfasst eine Behälterkörperhandhabungsvorrichtung zum Halten des Behälterkörpers, um diesen anzuheben und abzusenken. Ein Referenzflächendetektor kann eine Referenzfläche der Kappe des Behälters ermitteln, wenn der Behälterkörper durch die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung hochgehoben wird. Eine Kappenhandhabungsvorrichtung zum Ergreifen und daraufhin zum Öffnen der Kappe des Behäl ters und eine Einrichtung zum Steuern der Betätigungen der Behälterkörperhandhabungsvorrichtung und der Kappenhandhabungsvorrichtung zum Positionieren der Kappe relativ zu der Kappenhandhabungsvorrichtung auf Grundlage der ermittelten Referenzfläche können vorgesehen sein.
In Übereinstimmung mit dem vorstehend angesprochenen Aufbau wird der Behälterkörper durch die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung gehalten und daraufhin hochgehoben. Zu diesem Zeitpunkt wird die Referenzfläche der Kappe durch den Referenzflächendetektor ermittelt. Auf Grundlage der Höhe der Referenzfläche wird die Kappe daraufhin in Bezug auf die Kappenhandhabungsvorrichtung auf einer vorbestimmten geeigneten Höhe positioniert. Wie vorstehend angesprochen, wird in Übereinstimmung mit dieser Anordnung das Niveau der Referenzfläche einzeln bzw. individuell ermittelt. Selbst dann, wenn eine große Vielfalt von Kappendicken oder Behälterkörperlängen vorliegt, ist es deshalb möglich, eine korrekte Positionierung dieser Kappen in Bezug auf die Kappenhandhabungsvorrichtung mit einem bestimmten Grad auszuführen. Wenn eine Kappe durch die Kappenhandhabungsvorrichtung ergriffen wird, kann mit anderen Worte eine korrekte Greifposition gewählt werden. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass, obwohl es bevorzugt ist, dass die Positionierung der Kappe ausgeführt wird durch Einstellen der Höhe der Kappe selbst, diese Positionierung durch Einstellen der Höhe der Kappenhandhabungsvorrichtung vorgenommen werden kann.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Referenzniveau um die Oberseite der Kappe. Hier handelt es sich um eine wirksame Maßnahme, weil die Ermittlung der Oberseite relativ problemlos vorgenommen werden kann, und weil die Kappe in ihrem mittleren Abschnitt unter der Oberseite ergriffen wird.
Bevorzugt enthält der Referenzflächendetektor ein Lichtemissionselement und ein Lichtempfangselement, die auf gegenüberliegenden Seiten des Anhebe- und Absenkpfads der Kappe angeordnet sind, so das ein optischer Strahl zwischen dem Lichtempfangs- und Lichtemissionselement verläuft, wobei die Oberseite der Kappe unter Verwendung der Unterbrechung des Strahls durch die Kappe ermittelt wird. In Übereinstimmung mit dieser Anordnung kann das Referenzniveau zuverlässig mit einem relativ einfachen Aufbau ermittelt werden.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Oberseite der Kappe einen zentralen Abschnitt und einen peripheren Abschnitt aufweist, der in einer Position zu liegen kommt, die ausgehend vom zentralen Abschnitt in horizontaler Richtung verschoben ist, wobei die Lichtempfangs- und die Lichtemissionselemente derart angeordnet sind, dass der Strahl durch den peripheren Abschnitt verläuft, wodurch die Möglichkeit geschaffen ist, die Oberseite der Kappe ungeachtet der Form des zentralen Abschnitts der Oberseite der Kappe zu ermitteln. Diese Anordnung ist besonders bevorzugt für diejenige Kappenart, die einen vorstehenden Abschnitt auf ihrem zentralen Abschnitt ihrer Oberseite aufweist, da dadurch der Fall vermieden werden kann, dass ein vorspringender Abschnitt als Referenzfläche fehlerkannt wird.
Ferner ist es bevorzugt, dass der Steuerabschnitt die Höhe wählt, auf der die Referenzfläche durch den Referenzflächendetektor als Referenzniveau ermittelt wird, woraufhin der Behälterkörper um eine vorbestimmte Distanz angehoben wird, wodurch die Kappe in Bezug auf die Kappenhandhabungsvorrichtung positioniert wird. In dieser Anordnung wird die vorbestimmte Distanz bevorzugt mit einer feststehenden Distanz gewählt; sie kann jedoch abhängig von der Situationen geändert werden.
Ferner ist es auch bevorzugt, dass das Kappenöffnungssystem außerdem einen Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor zum Ermitteln der Anwesenheit oder Abwesenheit der Kappe umfasst. Dies ermöglicht es, die Zuverlässigkeit des Ermittlungsergebnisses des Referenzflächendetektors zu erhöhen.
In diesem Fall ist es ferner bevorzugt, dass der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor über dem Behälterkörper zumindest dann positioniert wird, bevor der Kappenöffnungsvorgang ausgeführt wird. In Übereinstimmung mit dieser Anordnung kann der Fall vermieden werden, demnach der obere Rand des Behälterkörpers als Referenzfläche fehlinterpretiert wird, wenn keine Kappe an dem Behälterkörper angebracht ist.
Ferner ist es außerdem bevorzugt, dass der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor über dem Behälterkörper erneut angeordnet wird, wenn der Kappenöffnungsvorgang ausgeführt worden ist. In Übereinstimmung mit dieser Anordnung ist es außerdem möglich, zu bestätigen, ob oder ob nicht die Kappe geöffnet ist. In diesem Fall kann die Bestätigung erfolgen unter Verwendung des Referenzflächendetektors alleine oder in Kombination mit einem weiteren Detektor.
In dieser Anordnung ist es bevorzugt, dass der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor einen optischen Reflektionssensor enthält, der die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Gegenstands innerhalb eines vorbestimmten Höhenbereichs ermittelt. In Übereinstimmung mit dieser Anordnung kann die Anwesenheit der Kappe bestätigt werden durch Ausführen einer Ermittlung eines Zeitpunkts, zu dem die Referenzfläche ermit telt wird oder vor oder nach diesem Zeitpunkt. Ferner ist es bevorzugt, dass der vorbestimmte Höhenbereich mit demjenigen Bereich gewählt ist, wo die Referenzfläche unter Berücksichtigung einer Abweichung der Dicke der Kappe oder der Länge der Behälterkörper liegen kann. Dadurch kann vermieden werden, dass eine Flüssigkeitsoberfläche in einem Behälterkörper als Kappe fehlinterpretiert wird.
In dem Kappenöffnungssystem ist es bevorzugt, dass die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung ein Paar von Haltemechanismen umfasst, die einander gegenüberliegend so angeordnet sind, dass sie vorrücken oder sich zurückziehen können, um einen Behälterkörper eines Behälters zu halten, der durch eine Zahnstange bzw. ein Regal gehalten ist, und zwar ausgehend von gegenüberliegenden Seiten des Behälterkörpers, und einen Anhebe- und Absenkmechanismus zum Anheben und Absenken des Paars von Haltemechanismen. Da in Übereinstimmung mit dieser Anordnung die Distanz zwischen dem Paar von Haltemechanismen relativ frei wählbar ist, können verschiedene Behälterkörper mit unterschiedlichen Durchmessern mit einem bestimmten Ausmaß gehalten oder ergriffen werden. Diese Anordnung ermöglicht es, dass das System eine große Vielfalt von Behältern mit Kappen und Behältern unterschiedlicher Größen handhaben kann, und zwar zusätzlich zu dem Vorteil, der durch das Positionieren der Kappen auf Grundlage ihrer Referenzniveaus erzielt wird.
In diesem Kappenöffnungssystem ist es auch bevorzugt, dass die Kappenhandhabungsvorrichtung einen Klemmmechanismus zum Halten der Kappe umfasst, und einen Antriebsmechanismus zum Antreiben des Klemmmechanismus, so dass der Klemmmechanismus geöffnet und geschlossen wird, wenn er gedreht wird. Da in Übereinstimmung mit dieser Anordnung der Klemmmechanismus ei nen Greifvorgang für verschiedene Arten von Kappen mit unterschiedlichen Durchmessern durchführen kann und der Klemmmechanismus gedreht werden kann, kann dieser Aufbau auch auf Behälter mit Schraubkappen (Schrauboberseiten) angewendet werden. In dieser Anordnung kann das System ferner so gesteuert werden, dass der Klemmmechanismus angehoben wird und/oder der Behälterkörper abgesenkt wird, während die Kappe gedreht wird.
Erfindungsgemäß ist es außerdem bevorzugt, dass das Kappenöffnungssystem ein bewegliches Element umfasst, auf dem die Kappenhandhabungsvorrichtung anbringbar ist; und eine Einrichtung zum Antreiben des beweglichen Elements derart, dass die Kappenhandhabungsvorrichtung über den Behälterkörper positioniert wird, der durch die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung gehalten wird, wenn die Kappe geöffnet werden soll, während die Kappenhandhabungsvorrichtung über dem Kappenentsorgungsabschnitt positioniert wird, wenn die Kappe entsorgt wird.
In Übereinstimmung mit dieser Anordnung kann ein Kappenöffnungsvorgang durch die Kappenhandhabungsvorrichtung und ein Entsorgen der Kappen ausgeführt werden durch Antreiben des beweglichen Elements; d. h., die Kappenhandhabungsvorrichtung kann zwischen Positionen bzw. Stellungen mit einem einfachen Aufbau bewegt werden.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das bewegliche Element eine Drehplatte umfasst, die zwischen einer ersten Winkelstellung und einer zweiten Winkelstellung drehbar ist, wobei der Drehwinkel der Drehplatte mit einer ersten Winkelstellung gewählt wird, wenn die Kappe geöffnet werden soll, und wobei der Drehwinkel der Drehplatte mit einer zweiten Winkelstellung gewählt wird, wenn die Kappe entsorgt werden soll.
Ferner ist es auch bevorzugt, dass der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor auf der Drehplatte angebracht wird, wobei dann, wenn sich die Drehplatte in der ersten Winkelstellung befindet, der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor in seiner evakuierten Stellung angeordnet wird, während dann, wenn sich die Drehplatte in der zweiten Winkelstellung befindet, der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor über dem Behälterkörper positioniert wird, der durch die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung gehalten wird.
In der vorliegenden Erfindung umfasst die Kappenhandhabungsvorrichtung einen Basisrahmen, eine Dreheinheit, die in Bezug au den Basisrahmen drehbar vorgesehen ist, mehrere Arme, die auf der Dreheinheit zum Ergreifen der Kappe vorgesehen sind, und einen Bremsmechanismus zum Beschränken der Drehung der Dreheinheit, wobei die Dreheinheit einen Drehrahmen umfasst, eine Drehwelle, bei der es sich um eine Welle handelt, die drehbar angetrieben und derart vorgesehen ist, dass sie in Bezug auf den Drehrahmen vorgerückt und rückgezogen werden kann, und die in Richtung auf die Vorrückrichtung vorgespannt ist, wobei die Drehwelle einen Eingriffteil enthält, der mit dem Bremsmechanismus in Eingriff gebracht werden muss, um seinen drehbeschränkten Zustand in einer Rückzugsstellung freizugeben, und ein Schraubenteil, und ein Nockenelement, das auf den Schraubenteil schraubbar ist, wobei das Nockenelement dazu ausgelegt ist, sich in einer Vorrückrichtung durch die Vorwärtsdrehung der Drehwelle in dem drehbeschränkten Zustand der Dreheinheit in dem Drehzustand der Dreheinheit zu bewegen, um die mehreren Arme zu veranlassen, den Greifvorgang durchzuführen, und derart ausgelegt ist, dass die Vorrückbewegung gestoppt wird, nachdem der Greifvorgang beendet worden ist, um die Vorwärtsdrehbewegung der Drehwelle in ein Rückziehbewegung für die Drehwelle umzusetzen, wobei durch die Vorwärtsdrehbewegung der Drehwelle die mehreren Arme zunächst den Greifvorgang durchführen, woraufhin die Mehrzahl an Armen in Drehung versetzt wird.
Wenn in Übereinstimmung mit der vorstehend angesprochenen Anordnung das Nockenelement relativ zu der Drehwelle rückgezogen wird, befinden sich die mehreren Arme in einem offenen Zustand (oder einem Freigabezustand), und die Drehung der Dreheinheit wird durch den Bremsmechanismus beschränkt. Wenn die Drehwelle aus diesem Zustand in Vorwärtsrichtung gedreht wird, wird das Nockenelement relativ zu der Drehwelle auf Grund des Schraubeingriffs zwischen dem Schraubenteil der Drehwelle und dem Nockenelement vorgerückt, woraufhin in Übereinstimmung mit der Vorrückbewegung des Nockenelements die mehreren Arme den Greifvorgang durchführen. Wenn der Greifvorgang für die Kappe durch die mehreren Arme beendet worden ist, vermag das Nockenelement nicht länger vorzurücken, und zwar selbst durch die Vorwärtsdrehung der Drehwelle. Auf Grund dessen beginnt die Drehwelle selbst die Rückziehbewegung durch die Vorwärtsdrehung der Drehwelle. Der Eingriffteil der Drehwelle gelangt daraufhin in Anlage an den Bremsmechanismus zur Freigabe des drehbeschränkten Zustands durch den Bremsmechanismus. In diesem Zustand wird die Dreheinheit in Vorwärtsrichtung durch die Vorwärtsdrehung der Drehwelle gedreht. Die mehreren Arme werden insbesondere in Vorwärtsrichtung gedreht und die Kappe selbst wird in Vorwärtsrichtung gedreht. Wie vorstehend angesprochen, wird in Übereinstimmung mit dieser Anordnung ausschließlich durch die Vorwärtsdrehung der Drehwelle der Greifvorgang zunächst durchge führt und daraufhin, wenn der Greifvorgang beendet ist, wird die Drehung der Dreheinheit (der mehreren Arme) ausgeführt. Auf diese Weise können die aufeinander folgenden Vorgänge, die vorstehend angesprochen sind, mit einer einzigen Antriebsquelle durchgeführt werden.
In dieser Anordnung ist der Basisrahmen bevorzugt als hohles Außengehäuse erstellt und die Dreheinheit ist innerhalb des Außengehäuses durch einen Drehmechanismus oder dergleichen drehbar vorgesehen. Der Drehrahmen ist außerdem bevorzugt aus einem hohlen Innengehäuse erstellt und die Drehwelle, auf die das Nockenelement geschraubt ist, ist entlang der Mittenachse des Innengehäuses vorgesehen.
In dieser Anordnung ist es ferner bevorzugt, dass das Nockenelement mit einer Schrägfläche gebildet ist, auf der ein Antriebsende von jedem Arm im Gleitkontakt steht, wobei die Antriebsenden der jeweiligen Arme auf der Schrägfläche in Übereinstimmung mit der Vorrückbewegung des Nockenelements derart bewegt werden, dass Betätigungsenden der jeweiligen Arme derart betätigt werden, dass sie geschlossen werden.
In Übereinstimmung mit dieser Anordnung dient ein Ende von jedem Arm als Antriebsende und das andere Ende des Arms (d. h., ein Ende des Arms, das eine Kappe ergreift) dient als Betätigungsende. Wenn die Antriebsenden der jeweiligen Arme entlang der Schrägfläche gleitend bewegt werden, befinden sich die Antriebsenden der Arme graduell weit weg voneinander in der horizontalen Richtung, und gleichzeitig werden die Betätigungsenden der Arme derart betätigt, dass sie geschlossen werden, d. h., ein Greifvorgang wird durchgeführt. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Länge der Schrägfläche ermittelt wird unter Berücksichtigung der oberen und unteren Gren ze der Durchmesser der Kappen, deren Handhabung in Betracht gezogen wird.
In dieser Anordnung ist es ferner bevorzugt, dass der Bremsmechanismus eine Bremsplatte umfasst, eine Vorspanneinrichtung, die die Bremsplatte in der Vorrückrichtung der Drehwelle vorspannt, wobei die Drehung der Dreheinheit auf Grund desjenigen Zustands beschränkt ist, demnach sich die Bremsplatte in Kontakt mit dem Drehrahmen befindet. Die Vorspanneinrichtung kann aus einer oder mehreren Federn beispielsweise gebildet werden, und grundsätzlich stellt die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung den Greifvorgangbeendigungszustand bereit (d. h., einen Zustand, demnach eine vorbestimmte Greifkraft ausgeübt wird). Mit anderen Worten wird die Drehkraft, die auf die Drehwelle übertragen wird, nachdem der Greifvorgang beendet ist, nicht dazu benutzt, die Greifkraft zu erhöhen, und diese Kraft wird zum Rückziehen der Drehkraft zur Freigabe der Bremse genutzt.
Bevorzugt übernimmt die Bremsplatte die Freigabe von dem Drehrahmen ausgehend von dem Zeitpunkt, zu dem eine Kraft, hervorgerufen durch die Rückziehbewegung der Drehwelle nach der Umsetzung, die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung übersteigt, wodurch der drehbeschränkte Zustand des Drehrahmens freigegeben bzw. aufgehoben wird.
In Übereineinstimmung mit dieser Anordnung kann eine konstante Greifkraft ungeachtet der Größen von Kappen erzeugt werden und die Kappe kann automatisch ausgehend von dem Zeitpunkt in Drehung versetzt werden, zu dem eine vorbestimmte Greifkraft erzeugt wird.
In dieser Anordnung ist es ferner bevorzugt, dass das Kappenöffnungssystem eine Drehverhinderungseinrichtung zum Beschränken der Drehung der Dreheinheit umfasst, wenn die mehreren Arme derart betätigt werden, dass das Ergreifen der Kappe freigegeben wird, wobei durch die umgekehrte Drehung der Drehwelle das Nockenelement die Rückziehbewegung relativ zu der Drehwelle ausführt und die Drehwelle die Vorrückbewegung ausführt.
In Übereinstimmung mit dieser Anordnung kann das Problem überwunden werden, demnach das Nockenelement rückgezogen und in seine ursprüngliche Stellung rückgeführt werden kann, weil die Dreheinheit selbst ebenfalls durch die umgekehrte Drehung der Drehwelle in Drehung versetzt wird, wenn die Kappe freigegeben werden soll. Die umgekehrte Drehung der Drehwelle wird sofort auf das Nockenelement derart übertragen, dass das Nockenelement seine Rückziehbewegung beginnt. In diesem Hinblick wird bemerkt, dass während der umgekehrten Drehung der Drehwelle die Drehwelle durch die Vorspannkraft vorgerückt wird, um in ihre ursprüngliche Stellung rückgeführt zu werden.
In dieser Anordnung ist es bevorzugt, dass die Drehverhinderungseinrichtung ein mehreckiges Element enthält, das auf der Dreheinheit vorgesehen ist, und mehrere Anlageelemente, die an dem mehreckigen Element zur Verhinderung seiner Drehung anliegen.
In diesem Fall kann es sich bei dem mehreckigen Element um ein dreieckiges Element handeln, das horizontal vorgesehen ist, wobei die Drehung des dreieckigen Elements verhindert (gestoppt) werden kann, wenn zwei der drei Ränder des dreieckigen Elements an zwei Anlageelementen zur Anlage gelangen.
Was die Verhinderungseinrichtung betrifft, können selbstverständlich zahlreiche andere Mittel zur Anwendung gelangen, solange der Drehung der Dreheinheit unterbunden wird, wenn die Kappe freigegeben wird.
Es ist ferner außerdem bevorzugt, dass die Dreheinheit mit einem Positionierungselement versehen werden kann, an dem die Kappe zur Anlege gelangt. In Übereinstimmung mit dieser Anordnung kann die Positionierung der Kappe erfolgen durch Anlegen der Kappe an dem Positionierungselement.
Es wird bemerkt, dass das erfindungsgemäße Kappenöffnungssystem, das vorstehend erläutert ist, auch auf Behälter mit ähnlichen Kappen und Behälterkörpern anwendbar ist, sowie auf Behälter mit denselben Kappen und Behälterkörpern.
Diese sowie weitere Aufgaben, Strukturen und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine schematische Draufsicht des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Kappenöffnungssystems.
2 zeigt ein Blockfunktionsdiagramm zur Erläuterung des Gesamtaufbaus des erfindungsgemäßen Kappenöffnungssystems.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Aufbaus der Behälterkörperhandhabungsvorrichtung des Kappenöffnungssystems.
4(A) und (B) zeigen Darstellungen zur Erläuterung der Funktion von zwei optischen Strahlen.
5(A) und (B) zeigen Darstellungen zur Erläuterung der Funktion der beiden optischen Strahlen.
6 zeigt eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer Kappenhandhabungsvorrichtung des Kappenöffnungssystems.
7 zeigt eine Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Drehverhinderungsmittels, wenn die Kappe entsorgt werden soll.
8(A) und (B) zeigen Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Drehverhinderungsmittels, wenn die Kappe entsorgt werden soll.
9 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Kappenöffnungssystems.
10 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Hauptbetriebsabläufe in dem in 9 gezeigten Flussdiagramm.
11 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Kappenhandhabungsvorrichtung beim Öffnen einer Kappe.
12 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Kappenhandhabungsvorrichtung beim Entsorgen einer Kappe.
13 zeigt eine Darstellung unter schematischer Darstellung des Aufbaus einer Behälterkörperhandhabungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14(A) und (B) zeigen Darstellungen der Beziehung zwischen zwei optischen Strahlen in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt eine Darstellung des Aufbaus eines Teils der Kappenhandhabungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
1 zeigt eine schematische Draufsicht des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Kappenöffnungssystems. Dieses Kappenöffnungssystem entfernt die Kappe, die auf der oberen Öffnung eines Behälterkörpers 12 vorgesehen ist, wie etwa einem Teströhrchen oder dergleichen, der durch ein Gestell 10 getragen ist, woraufhin diese Kappe entsorgt wird. In 1 wird das Gestell 10 entlang einem Gestellförderpfad 201 gefördert. Die Förderung des Gestells 10 wird durch einen Gestellfördermechanismus (in der Zeichnung nicht gezeigt) ausgeführt. Der Behälterkörper 12, der mit einer zu öffnenden Kappe versehen ist, wird in der Kappenöffnungsstellung positioniert, die durch das Bezugszeichen 200 bezeichnet ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine fächerförmige Drehplatte (bei der es sich um ein in den Ansprüchen beanspruchtes bewegliches Element handelt) 20 über dem Gestell 10 vorgesehen. Die Drehplatte 20 dreht sich 90 Grad um eine Drehachse 22. Die Drehung der Drehplatte 20 wird durch einen in der Zeichnung nicht gezeigten Drehplattenantriebsabschnitt ausgeführt. In diesem Zusammenhang ist in 1 die Drehachse der Drehplatte 20 mit der Bezugsziffer 202 bezeichnet.
Ein Kappenöffnungskopf 16 ist an einer Seite der Drehplatte 20 in stationärem Zustand angebracht. Wie nachfolgend unter Bezug auf 6 erläutert, ergreift der Kappenöffnungskopf 16 die Kappe und dreht daraufhin die Kappe, die an dem Behälterkörper 12 angebracht ist, und dieser Kappenöffnungskopf 16 bildet einen Mechanismus zum Ausführen eines Kappenöffnungsvorgangs (d. h., eine beanspruchte Kappenhandhabungsvorrichtung). Andererseits ist ein erster Sensor 18 zum Ermitteln der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Kappe auf der anderen Seite der Drehplatte 20 vorgesehen. Ein Beispiel des speziellen Aufbaus des ersten Sensors 18 ist nachfolgend unter Bezug auf 3 und dergleichen erläutert. In der in 1 gezeigten Ausführungsform sind der erste Sensor 18 und der Kappenöffnungskopf 16 in Stellungen vorgesehen, die relativ zur Drehachse 202 um 90 Grad verschoben sind; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
In demjenigen Zustand, in dem sich der erste Sensor 18 in einer Stellung A befindet und der Kappenöffnungskopf 16 sich in einer Stellung B befindet, wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Drehplatte 20 im Uhrzeigersinn um 90 Grad gedreht wird, der Kappenöffnungskopf 16 über einem Entsorgungskasten 24 positioniert, d. h., der Kappenöffnungskopf 16 erreicht eine Stellung C und in diesem Zustand wird der erste Sensor 18 in der Stellung B positioniert. Die Drehplatte 20 in diesem Zustand ist in 1 mit der Bezugsziffer 20A bezeichnet. Der Kappenöffnungskopf 16 in diesem Zustand ist ferner durch das Bezugszeichen 16A bezeichnet. Es wird bemerkt, dass der Entsorgungskasten 24 ein Behälter zur Aufnahme geöffneter Kappen ist.
Wenn der vorstehend angesprochene Prozess mit Schwerpunkt auf den Kappenöffnungsvorgang näher erläutert werden soll, wird zunächst zur Ermittlung der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Kappe der erste Sensor 18 in der Stellung B positioniert, und in diesem Zustand wird der Kappenöffnungskopf 16 in die Position C freigegeben. Daraufhin wird die Drehplatte 20 entgegen dem Uhrzeigersinn um 90 Grad gedreht und in diesem Zustand wird der erste Sensor 18 in die Position A freigegeben und der Kappenöffnungskopf 16 wird über der Kappenöffnungsstellung 200 positioniert. Insbesondere wird der Kappenöffnungskopf 16 in der Position B positioniert. In diesem Zustand wird der Kappenöffnungsvorgang ausgeführt und, nachdem die Kappe geöffnet worden ist, wird der Kappenöffnungskopf 16 erneut in die Stellung C bewegt, woraufhin die entfernte Kappe in dem Entsorgungskasten 24 verworfen wird. Die abwechselnden Drehvorgänge werden daraufhin wiederholt ausgeführt.
Wie in 1 gezeigt, ist eine Behälterkörpergreifeinheit 14 in einem stationären Zustand in der Kappenöffnungsstellung 200 vorgesehen. Wie nachfolgend unter Bezug auf 3 näher erläutert, ergreift die Behälterkörpergreifeinheit 14 den Behälterkörper 12 und hebt ihn daraufhin an, und dies bildet einen Mechanismus zum Positionieren der Kappe, die in dem Behälterkörper 12 vorgesehen ist, relativ zu dem Kappenöffnungskopf 16. In diesem Hinblick wird bemerkt, dass die Behälterkörpergreifeinheit 14 ein Beispiel einer "Behälterkör perhandhabungsvorrichtung" in den anliegenden Zeichnungen bildet.
Wie nachfolgend erläutert, sind in dieser Ausführungsform die Behälterkörpergreifeinheit 14 und der Kappenöffnungskopf 16 mit verschiedenen Mitteln versehen, die das Kappenöffnungssystem in die Lage versetzen, auf Behälterkörper mit unterschiedlichen Längen und Durchmessern angewandt zu werden sowie auf Kappen mit unterschiedlichen Dicken und Durchmessern.
2 zeigt ein Blockfunktionsdiagramm des Gesamtaufbaus des erfindungsgemäßen Kappenöffnungssystems. Wie in 2 gezeigt, steuert ein Steuerabschnitt 15 die Betriebsabläufe der verschiedenen Elemente in diesem System und der Steuerabschnitt 15 ist beispielsweise aus einem Mikrocomputer oder dergleichen gebildet. Wenn der Behälterkörper 12, wie in 1 gezeigt, in der Kappenöffnungsstellung 200 angehoben wird, ermittelt der erste Sensor 18, ob oder ob nicht eine Kappe tatsächlich in dem Behälterkörper 12 vorgesehen ist. In der vorliegenden Ausführungsform kann der erste Sensor 18 ferner dazu genutzt werden, zu bestätigen, ob oder ob nicht die Kappe entfernt worden ist, nachdem der Kappenöffnungsvorgang ausgeführt worden ist. Wie nachfolgend erläutert, handelt es sich bei dem ersten Sensor 18 beispielsweise um einen optischen Reflektionssensor, der die Anwesenheit bzw. Abwesenheit eines Gegenstands innerhalb eines vorbestimmten Distanzbereichs ermittelt, und die Ermittlungsergebnisse werden in den Steuerabschnitt 15 eingegeben.
Wie nachfolgend unter Bezug auf 3 erläutert, ist das Kappenöffnungssystem mit einem zweiten Sensor 83 versehen, der die Oberseite der Kappe als Referenzfläche bzw. Bezugsfläche ermittelt, wenn der Behälterkörper 12 gehalten und an gehoben wird. In dieser Ausführungsform kommt der zweite Sensor 83 auf einer vorbestimmten Höhe (der ursprünglichen Höhe für die Steuerung) zu liegen, und er besteht aus einem Licht emittierenden Element, das einen Lichtstrahl in horizontaler Richtung emittiert, und aus einem Lichtempfangselement, das den Strahl empfängt, wobei diese Elemente auf gegenüberliegenden Seiten des Aufwärtsförderpfads des Behälterkörpers 12 zu liegen kommen (dem Anhebe- und Absenkpfad). Auf diese Weise ist es durch Ermitteln der Oberseite der Kappe, d. h., der Referenzfläche, möglich, stets die Referenzhöhe der Kappe selbst dann zu erkennen, wenn eine große Vielfalt von Behälterkörperlängen und Kappendicken vorliegt. Es ist deshalb möglich, die korrekte Greifstellung in einer Stellung bzw. Position zu wählen, die mit einer vorbestimmten Distanz unter der Oberseite der Kappe zu liegen kommt. Insbesondere kann die Position der Kappe relativ zu dem Kappenöffnungskopf 16 korrekt gewählt werden, wie in 1 gezeigt. Das Ausgangssignal des zweiten Sensors 83 wird an den Steuerabschnitt 15 ausgegeben. Der Steuerabschnitt 15 steuert die Kappenöffnungsvorgänge auf Grundlage der Ausgangssignale des ersten Sensors 18 und des zweiten Sensors 83.
Wie in 2 gezeigt, steuert der Steuerabschnitt 15 ferner die Betriebsabläufe eines Gestellfördermechanismus 21, der Behälterkörpergreifeinheit 14, des Kappenöffnungskopfs 16 und des Drehantriebabschnitts 19. In diesem Hinblick handelt es sich bei dem Gestellfördermechanismus 21 um einen Mechanismus zum Fördern des Gestells 10 entlang dem Gestellförderpfad 201, der in 1 gezeigt ist, und die Behälterkörpergreifeinheit 14 dient als Behälterkörperhandhabungsvorrichtung. Der Kappenöffnungskopf 16 dient ferner als Kappenhandhabungsvorrichtung, wie vorstehend erläutert, und der Drehplattenantriebabschnitt 19 besteht aus einem Motor und dergleichen zum Antreiben der in 1 gezeigten Drehplatte 20. Zusätzlich zu den in 2 gezeigten Elementen enthält das Kappenöffnungssystem gemäß dieser Ausführungsform selbstverständlich verschiedene andere Elemente, die in 2 bzw. den Zeichnungen nicht gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass dieses Kappenöffnungssystem als Teil einer Probenvorverarbeitungsvorrichtung gestaltet sein kann.
3 zeigt ein Beispiel des speziellen Aufbaus der Behälterkörpergreifeinheit 14 (Behälterkörperhandhabungsvorrichtung), die vorstehend angesprochen ist. Die Behälterkörpergreifeinheit 14 umfasst ein Paar von Ständern 30R, 30L, die auf gegenüberliegenden Seiten des Gestells 10 angeordnet sind, d. h., auf gegenüberliegenden Seiten des Behälters mit einer zu öffnenden Kappe. Die Behälterkörpergreifeinheit 14 umfasst außerdem einen horizontalen Antriebsabschnitt 32, der als Mittel zum Antreiben des Paars von Ständern 30R, 30L in horizontaler Richtung dient, so dass die Ständer 30R, 30L in Richtung aufeinander oder voneinander weg bewegt werden. Die Behälterkörpergreifeinheit 14 enthält einen vertikalen Antriebsabschnitt 34, der Haltemechanismen 64, 66 antreibt, die jeweils auf dem Paar von Ständern 30R, 30L vorgesehen sind, und zwar in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung. Eine detaillierte Beschreibung dieser Elemente fiindet sich nachfolgend.
Zunächst wird der horizontale Antriebsabschnitt 32 bewegt. Eine Zuführschnecke bzw. -spindel 40 ist mit der Drehwelle eines Motors 36 über eine Verbindung 38 verbunden. Die Zuführspindel 40 erstreckt sich in einer lotrecht zu dem Gestellförderpfad und Mutterblöcke 42, 44 sind auf die Zuführspindel 40 geschraubt. Die rechten und linken Seiten der Zuführspindel 40 sind mit gegenseitig entgegengesetzt verlaufenden Gewinden versehen, wodurch dann, wenn die Zuführspin del 40 in einer Richtung gedreht wird, die Mutterblöcke 42, 44 in Richtung aufeinander bewegt werden, und wobei dann, wenn die Zuführspindel 40 in der anderen Richtung gedreht wird, die beiden Mutterblöcke 42, 44 voneinander weg bewegt werden. In diesem Hinblick handelt es sich bei den Mutterblöcken 42, 44 um Untergestelle der Ständer 30R, 30L.
Als nächstes wird der vertikale Antriebsabschnitt 34 erläutert. Die Drehwelle eines Motors 50 ist mit einer Keilwelle 54 über eine Verbindung bzw. Kupplung 52 verbunden. Die Keilwelle 54 überträgt Drehkraft zum Bewegen der beiden Haltemechanismen 64, 66 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung, während eine Bewegung der Ständer 30R, 30L in horizontaler Richtung zugelassen wird. In dem in 3 gezeigten Beispiel enthalten die Ständer 30R, 30L Rahmen 46, 48, die an den Mutterblöcken 42, 44 fest angebracht sind, so dass sich diese Rahmen 46, 48 ausgehend von den Mutterblöcken 42, 44 aufwärts erstrecken.
Ein Lager 46A und ein Lager (für den Ständer 30L, in der Zeichnung nicht gezeigt) sind jeweils auf den unteren Abschnitten der Rahmen 46, 48 vorgesehen, durch die die Keilwelle 54 eingeführt wird. Eine frei drehbare Antriebsrolle 56 und eine frei drehbare Antriebsrolle (für den Ständer 30R, in der Zeichnung nicht gezeigt) sind jeweils auf den Ständern 30L, 30R vorgesehen, und wenn die Keilwelle 54 in Drehung versetzt wird, werden die Antriebsrolle 56 des Ständers 30L und die Antriebsrolle des Ständers 30R in Drehung versetzt. Eine frei drehbare angetriebene Rolle 58 und eine frei drehbare angetriebene Rolle (für den Ständer 30R, in der Zeichnung nicht gezeigt) sind jeweils auf oberen Abschnitten der Ständer 30L, 30R vorgesehen. Außerdem ist ein Riemen 60 zwischen Antriebsrolle 56 und der angetriebenen Rolle 58 des Ständers 30L aufgehängt und ein Riemen 62 ist zwischen der Antriebsrolle und der angetriebenen Rolle des Ständers 30R vorgesehen. Wenn die Drehwelle des Motors 50 in Drehung versetzt wird, werden deshalb die Riemen 60, 62 in Übereinstimmung mit der Richtung dieser Drehung bewegt.
Die Haltemechanismen 64, 66, die vorstehend angesprochen sind, sind jeweils an den Ständern 30R, 30L angebracht. Diese Haltemechanismen 64, 66 enthalten jeweils Gleitblöcke 68, 70 und Halteelemente 76, 78, in denen V-förmige Einspannnuten gebildet sind. Die Gleitblöcke 68, 70 gleiten jeweils entlang einer Schiene 46B, die auf dem Rahmen 46 vorgesehen ist, aufwärts und abwärts, und eine (in der Zeichnung nicht gezeigte) Schiene ist auf dem Rahmen 48 vorgesehen. Die Gleitblöcke 68, 70 enthalten jeweils Verbindungsabschnitte 68A, 70A, die an den Riemen 60, 62 fest angebracht sind. Wenn die Riemen 60, 62 bewegt werden, werden demnach die Haltemechanismen 64, 66 aufwärts oder abwärts bewegt.
Die Halteelemente 76, 78 sind auf den Gleitblöcke 68, 70 mittels Stangenelementen getragen. Mehr im Einzelnen sind die Halteelemente 76, 78 an den Gleitblöcken 68, 70 über Federn 72, 74 angebracht, die um die jeweiligen Stangenelemente derart angeordnet sind, dass eine konstante Vorspannkraft in Greifrichtung durch die Federn 72, 74 ausgeübt wird. Insbesondere stellen die Federn 72, 74 eine Greifkraft zu dem Zeitpunkt bereit, zu dem der Behälterkörper 12 ergriffen und beiderseits durch das Paar von Halteelementen 76, 78 gehalten wird. In diesem Fall wird der Behälterkörper 12 selbstverständlich durch Betätigung des horizontalen Antriebsabschnitts 32 festgeklemmt, um die beiden Ständer 30R, 30L aufeinander zu zu bewegen. In diesem Zusammenhang wird das Festklemmen des Behälterkörpers 12 in einem Zustand ausgeführt, in dem sich die Haltemechanismen 64, 66 in einer tiefen Stellung befinden, woraufhin, nachdem das Festklemmen ausgeführt ist, der vertikale Antriebsabschnitt 34 betätigt wird, um das Paar von Haltemechanismen 64, 66, die den Behälterkörper 12 halten (ergreifen), anzuheben.
Da die Ständer 30R, 30L in entgegengesetzten Richtungen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bewegt werden können, ist es in Übereinstimmung mit dem in 3 gezeigten Aufbau möglich, den Behälterkörper 12 mit einem bestimmten Grad zu ergreifen und zu halten, und zwar selbst für eine Vielzahl von Behälterkörperdurchmessern. In diesem Zusammenhang wird die Höhe, in der diese Ergreifen und Halten ausgeführt wird, bevorzugt mit einer vorbestimmten Höhe gewählt, die ermittelt wird unter Verwendung der Oberseite des Gestells 10 als Referenzniveau.
In der in 3 gezeigten Struktur sind ein Licht emittierendes Element 86 und ein Lichtempfangselement 84, die den zweiten, in 2 gezeigten, Sensor 83 bilden, in einem stationären Zustand auf einer vorgeschriebenen Höhe beiderseits des Anhebe-/Absenkpfads des Behälterkörpers 12 angeordnet. In dem in 3 gezeigten, beispielhaften Aufbau sind das Licht emittierende Element 86 und das Lichtempfangselement 84 jeweils auf den Ständern 30R, 30L über Arme 80, 82 angebracht, ohne dass die vorliegende Erfindung auf diesen Aufbau beschränkt wäre. Ein optischer Strahl 203 wird zum Verlaufen zwischen dem Licht emittierenden Element 86 und dem Lichtempfangselement 84 gebracht, und wenn der Behälterkörper 12, der durch das Paar von Halteelemente 64, 66 gehalten ist, hochgehoben wird, schneidet eine Kappe 13, die im oberen Abschnitt des Behälterkörpers 12 vorgesehen ist, den optischen Strahl 203. Da sich der Ausgangssignalpegel in dem Lichtempfangsele ment 84 ändert, ermöglicht es dies, das Vorliegen der Kappe 13 zu ermitteln, d. h., die Höhe der Oberseite der Kappe 13, die die Referenzfläche bildet. Diese Ermittlung wird nachfolgend unter Bezug auf 4 und 5 näher erläutert.
Wie in 1 gezeigt, ist der erste Sensor 18, der unter der Drehplatte 20 angebracht ist, über dem Behälterkörper 12 angebracht, dessen Kappe geöffnet werden soll, und die Ermittlung eines Gegenstands wird innerhalb eines vorbestimmten Bereichs entlang der Achse des optischen Strahls 204 ausgeführt, der durch den ersten Sensor 18 erzeugt wird. Auf diese Weise ist es durch Erzeugen der beiden orthogonalen optischen Strahlen 203, 204 in dem Fall, dass beispielsweise die Kappe 13 nicht in dem Behälterkörper 12 vorgesehen ist, möglich, zu vermeiden, dass der obere Rand des Behälterkörpers 12 irrtümlich als Oberseite der Kappe 13 erkannt wird. Selbstverständlich können verschiedene andere Aufbauten als Sensor zum Ermitteln des Vorliegens oder nicht Vorliegens einer Kappe verwendet werden, oder ein Sensor zum Ermitteln der Oberseite der Kappe.
Die vorstehend angesprochenen optischen Strahlen 203, 204 sind in 4 und 5 gezeigt, in denen A eine Ansicht in horizontaler Richtung und B eine Ansicht von oben bezeichnen. In 4 verläuft die Oberseite der Kappe 13, die in dem Behälterkörper 12 vorgesehen ist, flach bzw. eben. Wie in 4 gezeigt, wird der optische Strahl 203 so gewählt, dass er eine Stellung durchsetzt, die ausgehend vom zentralen Abschnitt der Oberseite der Kappe 13 in horizontaler Richtung geringfügig verschoben ist, und der optische Strahl 204 wird im Zentrum der Kappe 13 gewählt. Wenn der Behälterkörper 12 hochgehoben wird, wird der optische Strahl 203 durch die Kappe 13 unterbrochen und die Ermittlung des Oberseitenniveaus der Kappe 13 erfolgt zu diesem Zeitpunkt. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein Gegenstand durch den optischen Strahl 204 ermittelt wird, kann die Anwesenheit der Kappe 13 bestätigt werden. In dem Fall, dass ein Gegenstand zu diesem Zeitpunkt nicht ermittelt wird, wird andererseits beurteilt, dass die Kappe 13 nicht im Behälterkörper 12 vorgesehen ist, und es besteht die Möglichkeit, dass der obere Rand des Behälterkörpers 12 den optischen Strahl 203 unterbrochen hat, so dass in diesem Fall ein Fehlerprozess durchgeführt wird.
Wie in 5 gezeigt, kann ein Fall auftreten, demnach der zentrale Abschnitt einer Kappe 300 mit einem vorspringenden Abschnitt 302 versehen ist, der nach oben vorsteht. Da der optische Strahl 203 so gewählt ist, dass er eine Position durchsetzt, die geringfügig aus dem zentralen Abschnitt der Oberseite der Kappe 300 in horizontaler Richtung verschoben bzw. versetzt ist, wie in 5(B) gezeigt, ist es selbst in diesem Fall in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Oberseite der Kappe 300 exakt zu ermitteln, ohne durch den vorspringenden Abschnitte 302 beeinträchtigt zu sein. In diesem Fall kann in derselben Weise wie in dem in 4 gezeigten Aufbau der optische Strahl 204 im Zentrum der Kappe 300 gewählt sein; um das Vorliegen oder nicht Vorliegen einer Kappe genauer zu beurteilen, kann die Stellung des optischen Strahls 204 jedoch geringfügig verschoben bzw. versetzt werden, d. h., wie durch die Bezugsziffer 204A in 5(B) gezeigt, und der optische Strahl 204 kann in einer Position gewählt sein, die geringfügig aus dem zentralen Abschnitt der Kappe 300 verschoben bzw. versetzt ist.
In jedem der vorstehend erläuterten Fälle kann die Höhe der Oberseite der Kappe 13 für jede Kappe einzeln ermittelt wer den, und die Stellung der Kappe wird ermittelt auf Grundlage der Höhe der Oberseite, die als Referenzniveau genutzt wird. Selbst dann, wenn die Länge des Behälterkörpers 12 und die Dicke der Kappe 13 um ein bestimmtes Ausmaß variieren, wie vorstehend angesprochen, kann deshalb eine Abweichung erlaubt werden und ein zuverlässiger Kappenöffnungsvorgang kann ausgeführt werden.
Als nächstes wird ein Beispiel des speziellen Aufbaus des Kappenöffnungskopfs 16, der in 1 gezeigt ist, unter Bezug auf 6 erläutert.
Der Kappenöffnungskopf 16 dient als Kappenhandhabungsvorrichtung, wie vorstehend angesprochen, und der Kappenöffnungskopf 16 ist unter der Drehplatte 20 angebracht.
Ein Außenrahmen 100 ist in einem Gehäuse hohler Zylinderform gebildet, und eine interne Einheit 102 ist drehbar in dem Außenrahmen 100 untergebracht. Die interne Einheit 102 wird insbesondere durch den Außenrahmen 100 über einen Lagermechanismus 101 frei drehbar gehalten. Die interne Einheit 102 dient als Dreheinheit.
In der internen Einheit 102 bildet ein Innenrahmen 108 Hohlzylinderform den Rahmen der internen Einheit 102, und eine Drehwelle 110 ist auf der Mittenachse des Innenrahmens 108 vorgesehen. Ein oberes Ende 110B der Drehwelle 110 bildet das Antriebsende und eine Riemenscheibe 113 ist mit dem oberen Ende 110B verbunden. Ein Riemen 115 ist um die Riemenscheibe 113 geschlungen, und die Drehkraft eines einzigen Antriebsmotors, der in der Zeichnung nicht gezeigt ist, wird auf die Drehwelle 110 über den Riemen 115 und die Riemenscheibe 113 übertragen. Ein Lager 108C ist in einer unteren Stellung des Innenrahmens 108 vorgesehen. Das Lager 108C hält ein unteres Ende 110C der Drehwelle 110 zur Ermöglichung einer Vorrück- und Rückziehbewegung, d. h., um eine Auf- und Abwärtsbewegung in frei drehbarer Weise zu ermöglichen. Die Drehwelle 110 ist außerdem mit einem Spindelabschnitt 110A in Form eines trapezoidförmigen Spindelkopfs gebildet, und ein Mutterelement 112, das als Nockenelement dient, ist auf den Spindelabschnitt 110A in drehbeschränktem Zustand relativ zu dem Innenrahmen 108 geschraubt. In dem Zustand, in dem eine Vorrück- und Rückziehbewegung, d. h., eine Auf- und Abwärtsbewegung des Mutterelements 112 zugelassen ist, bewegt sich das Mutterelement 112 dann, wenn die Drehwelle 110 einer Vorwärtsdrehung bzw. positiven Drehung unterliegt, in Vorrückrichtung, d. h., in der Abwärtsrichtung. Wenn andererseits die Drehwelle 110 einer entgegengesetzten Drehung unterliegt, bewegt sich das Mutterelement 112 in der Rückziehrichtung, d. h., in der Aufwärtsrichtung. In diesem Zusammenhang ist eine Öffnung 108A im oberen Abschnitt des Innenrahmens 108 gebildet und die Drehwelle 110 ist durch die Öffnung 108A eingesetzt.
Wie in 6 gezeigt, ist eine Schrägfläche 114 auf dem Mutterelement 112 gebildet. Die Schrägfläche 114 dient zum Öffnen und Schließen von mehreren Armen 120, wie nachfolgend erläutert.
In 6 ist in diesem Zusammenhang das Mutterelement 112 derart vorgesehen, dass es relativ zu dem Innenrahmen 108 frei angehoben und abgesenkt werden kann, wobei jedoch eine Beschränkung im Hinblick auf seine Drehung besteht (mit anderen Worten ist das Mutterelement 112 erstellt, dass dann, wenn die interne Einheit 102 gedreht wird, das Mutterelement 112 mit dieser gemeinsam gedreht wird). Als Mittel zum Erzie len dieser Beschränkung kann ein Stift (in der Zeichnung nicht gezeigt) auf dem Mutterelement 112 vorgesehen, und eine Nut (in der Zeichnung nicht gezeigt), in der der Stift beweglich im Eingriff steht, kann im Innenrahmen 108 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung gebildet sein. Durch Eingriff des Stifts in die Nut wird der Stift insbesondere sich aufwärts und abwärts bewegen gelassen, und die Drehung des Mutterelement 112 wird auf den Innenrahmen 108 über den Stift übertragen. Als weiteres Mittel kann das Mutterelement 112 so gebildet sein, dass es Pyramidenform besitzt, und durch Anlage zwischen jeder Schrägfläche 114 und jedem Antriebsende 128 kann das Mutterelement 112 gemeinsam mit dem Innenrahmen 108 gedreht werden, während sich das Mutterelement 112 aufwärts und abwärts bewegen gelassen wird.
In der in 6 gezeigten Ausführungsform ist ein Beispiel mit zwei Armen 120 gezeigt. Selbstverständlich können auch drei oder mehr Arme 120 vorgesehen sein.
Jeder Arm 120 ist im Wesentlichen in V-Form gebildet, wie in 6 gezeigt, und sein gebogener Abschnitt bildet eine Drehachse 126. Der Abschnitt über der Drehachse 126 bildet einen ersten Abschnitt 122, und der Abschnitt unter der Drehachse 126 bildet einen zweiten Abschnitt 124. Der Arm 120 verschwenkt um die Drehachse 126. Das Vorderende des ersten Abschnitts 122 bildet ein Antriebsende 128, das an der Schrägfläche 114 anliegt. Wenn das Mutterelement 112 vorrückt und rückgezogen wird, gleiten die Antriebsenden 128 auf der Schrägfläche 114 in Übereinstimmung mit dieser Bewegung. In Übereinstimmung mit dieser Gleitbewegung bewegen sich die Antriebsenden 128 voneinander weg oder aufeinander zu, wodurch die zweiten Abschnitte 124 der Arme 120 so bewegt werden, dass sie geöffnet oder geschlossen werden. Eine Klaue 130 ist auf dem Bodenende bzw. unteren Ende (Betätigungsende) von jedem Arm 120 gebildet, und wenn die Arme 120 zum Schließen bewegt werden, wird die Seitenfläche der Kappe 13 zwischen jeder Klaue 130 gehalten (ergriffen), d. h., die Kappe 13 wird festgeklemmt. Diese Mehrzahl von Armen 120 bildet insbesondere einen Klemmmechanismus 106.
In diesem Zusammenhang kann eine schwache Vorspannkraft, die normalerweise in der Greiffreigaberichtung ausgeübt wird, auf jeden Arm 120 durch eine Freigebefeder oder dergleichen ausgeübt werden. Diese Art von Feder kann zwischen der Schrägfläche 114 und dem Antriebsende 128 oder auf der Drehachse 126 vorgesehen sein. Zusätzlich zu diesen Anordnungen können verschiedene andere Aufbauten zur Anwendung gelangen.
Wie in 6 gezeigt, ist ein Bremsmechanismus 104 im oberen Abschnitt innerhalb des Außenrahmens 100 vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist der Bremsmechanismus 104 aus einer Bremsplatte 131 und mehreren Federn 136 erstellt. Die mehreren Federn 136 bilden ein Mittel zum Vorspannen der Bremsplatte 131 normalerweise in Abwärtsrichtung. In dieser Ausführungsform ist die Bremsplatte 131 aus einem Basiselement 132 und einem Bremsschuhelement 134 gebildet, das auf der Oberfläche des Basiselements 132 vorgesehen ist. Ein Durchgangsloch ist im zentralen Abschnitt des Basiselements 132 gebildet, und das obere Ende 110B der Drehwelle 110 ist durch das Durchgangsloch eingesetzt, um eine freie Drehung zu ermöglichen. 6 zeigt denjenigen Zustand, demnach die Kappe 13 durch den Klemmmechanismus 106 ergriffen ist, die Drehwelle 110 in der Rückziehrichtung bewegt wird, d. h., in Aufwärtsrichtung, und die Bremsplatte 131 durch einen Schulterabschnitt 110D in Aufwärtsrichtung geschoben wird, der auf der Drehwelle 110 gebildet ist. In einem anderen als dem Greifzu stand wird die Bremsplatte 131 so geschoben, dass sie an der Oberseite 108B des Innenrahmens 108 anliegt, d. h., die Drehung der internen Einheit 102 wird durch die Bremsplatte 131 beschränkt. In dem anfänglichen Zustand befindet sich das Mutterelement 112 insbesondere in einer Rückziehstellung, und die Drehwelle 110 befindet sich in einem Zustand, in dem sie in der Vorrückrichtung geschoben wird, d. h., in Abwärtsrichtung durch die Kraft der Federn 136, und die interne Einheit 102 befindet sich in einem Zustand, in dem ihre Drehung durch den Bremsmechanismus 104 beschränkt ist. Wenn die Drehwelle 110 aus diesem Zustand in Vorwärtsrichtung gedreht wird, beginnt sich das Mutterelement 112 in der Vorrückrichtung relativ zu der Drehwelle 110 zu bewegen, d. h., abwärts zu bewegen durch den Gewindeeingriff zwischen dem Spindelabschnitt 110A und dem Mutterelement 112, und in Übereinstimmung mit dieser Bewegung werden die Antriebsenden 128 der Arme 120 entlang den Schrägflächen 114 aufwärts bewegt. Die Antriebsenden 128 werden insbesondere voneinander weg bewegt. Wenn dies geschieht, werden die Betätigungsenden (d. h., die Klauen 130) aufeinander zu bewegt, wodurch die Seitenfläche der Kappe 13 ergriffen wird. Wenn die Greifkraft einen vorbestimmten Wert erreicht, d. h., wenn die Greifkraft die Gesamtkraft der mehreren Federn 136 übersteigt, wird die Vorrückbewegung des Mutterelements 112 gestoppt und gleichzeitig wird die Vorwärtsdrehbewegung der Drehwelle 110 in ihre Rückstellbewegung umgesetzt. Die Drehwelle 110 beginnt insbesondere, sich aufwärts zu bewegen, und in Übereinstimmung mit dieser Bewegung wird die Bremsplatte 131 durch den Schulterabschnitt 110D geringfügig aufwärts bewegt, und zu diesem Zeitpunkt wird die Drehung der internen Einheit 102 zugelassen. Die Vorwärtsdrehbewegung der Drehwelle 110 wird insbesondere durch die interne Einheit 102 übertragen, da es sich bei ihr um eine Vorwärtsdrehbewegung (eine positive Drehbewe gung) der internen Einheit 102 handelt. In diesem Zustand dreht sich die interne Einheit 102 gemeinsam mit der Drehwelle 110, und in derselben Weise kann die Kappe 13, die durch den Klemmmechanismus 106 gehalten ist, ebenfalls gedreht werden.
In Übereinstimmung mit dem in 6 gezeigten Aufbau ist es, wie vorstehend erläutert, möglich, automatisch eine vorbestimmte Greifkraft auf die Kappe 13 lediglich durch Übertragen der Drehkraft auf die Drehwelle 110 auszuüben, und es ist auch möglich, die Kappe 13 ab dem Zeitpunkt automatisch zu drehen, ab dem diese vorbestimmte Greifkraft erzielt wird. Da eine vorbestimmte Greifkraft ungeachtet des Durchmessers der Kappe 13 ausgeübt werden kann, kann ein zuverlässiger Klemmvorgang insbesondere ausgeführt werden, und der Betätigungszeitablauf (die Bedingungen) für die Drehbewegungen kann in geeigneter Weise gewählt werden, um mit diesen Durchmessern zu harmonieren. In diesem Zusammenhang kann die Einstellung der Greifkraft durch den Klemmmechanismus 106 problemlos geändert werden durch Einstellen der Vorspannkraft der mehreren Federn 136. Im Hinblick auf diese Betriebsabläufe kann außerdem die Wirkung der schwachen Federn, die die Arme 120 vorspannen, praktisch ignoriert werden.
Wie nachfolgend erläutert, wird ein Betriebsablauf, in dem die Behälterkörpergreifeinheit 114 den Behälterkörper 12 um eine vorbestimmte Distanz nach unten absenkt, gemeinsam mit dem Betriebsablauf bzw. der Betätigung des Kappenöffnungskopfs 16 ausgeführt, wodurch die Entfernung der Kappe 13 von dem Behälterkörper 12 gemeinsam mit der Drehbewegung der Kappe 13 ausgeführt werden kann, wie nachfolgend erläutert.
In Übereinstimmung mit dem vorstehend erläuterten Aufbau kann das Kappenöffnungssystem ferner nicht nur auf so genannte Eindrückkappen, sondern auch auf Schraubkappen angewendet werden.
Als nächstes wird die Arbeitsweise zum Entsorgen der Kappe 13 erläutert. Anlageelemente (in den Zeichnungen nicht gezeigt) sind über dem in 1 gezeigten Entsorgungskasten 24 vorgesehen, und wenn die Kappe 13 entsorgt werden soll, liegt die Seitenfläche eines Drehverhinderungselements (eines Anschlagelements) 111 am Boden bzw. der Unterseite des Innenrahmens 108 an, wie in 6 gezeigt, und zwar an den mehreren Anlageelementen, und diese Anlage unterbindet eine Drehung des Drehverhinderungselements 111. Wenn die Drehwelle 110 in diesem Zustand in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, bewegt sich das Mutterelement 112 in der Rückziehrichtung durch den Gewindeeingriff zwischen dem Schraubabschnitt 110A und dem Mutterelement 112, wodurch die Drehwelle 110 selbst in der Vorrückrichtung bewegt und in ihre ursprüngliche Stellung rückgeführt wird. Die mehreren Arme 120 werden daraufhin durch die Rückzugbewegung des Mutterelements 112 geöffnet, wodurch die Kappe 13 von den Klauen 130 freikommt und hinunter fällt, d. h. in die Innenseite des Entsorgungskastens 24, der in 1 gezeigt ist.
7 und 8 zeigen mehrere Beispiele in Bezug auf das Drehverhinderungselement 111. Im in 7 gezeigten Beispiel ist das Drehverhinderungselement 111 in Gestalt einer kreisförmigen Platte gebildet. Das Drehverhinderungselement besitzt beispielsweise Öffnungen 142, 144, durch die zwei Arme hindurch treten bzw. geführt sind. In dem Zustand, in dem der Kappenöffnungskopf 16 über dem Entsorgungskasten 24 zu liegen kommt, liegt das Drehverhinderungselement 111 an einer Rei bungsplatte 140 an, wie durch die Bezugsziffer 111' gezeigt, wodurch die Drehung des Drehverhinderungselements 111 beschränkt wird, d. h., die Drehung der internen Einheit 102, die in 6 gezeigt ist.
In dem in 8 gezeigten, beispielhaften Aufbau ist das Drehverhinderungselement 111 als dreieckige Platte gebildet. Diese Art von dreieckiger Platte ist in dem Fall bevorzugt, in dem der Klemmmechanismus 106 drei Arme enthält, und jeder kann in der Nähe des zentralen Abschnitts von jeder Seite der dreieckigen Platte angeordnet werden.
Wie durch die beiden Betriebsbeispiele in 8(A) und 8(B) gezeigt, sind zwei Drehrollen 136, 138, die durch zwei Arme 136A, 138A getragen sind, über dem Entsorgungskasten 24 vorgesehen. Die Distanz zwischen diesen beiden Drehrollen 136, 138 ist geringfügig kürzer gewählt als die Länge von einer Seite der dreieckigen Platte. Wenn, wie in 8(A) gezeigt, der Kappenöffnungskopf 16 um die Drehachse 202 gedreht und über dem Entsorgungskasten 24 positioniert wird, dreht sich das Drehverhinderungselement 111 in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel des Drehverhinderungselements 111, und diese Drehung wird letztendlich durch Anlage an den beiden Drehrollen 136, 138 unterbunden. Dies ist in 8(A) durch die Bezugsziffern 111A, 111B gezeigt. Selbst in dem Fall, dass das Drehverhinderungselement 111 unter einem anderen Drehwinkel angeordnet ist, wird dann, wenn ein auskragender Abschnitt des Drehverhinderungselements 111 an einer der Drehrollen 136, 138 anliegt, wie durch die Bezugsziffer 111C gezeigt, in derselben Weise wie in 8(B) gezeigt, das Drehverhinderungselement 111 automatisch derart gedreht, dass das dreieckige Drehverhinderungselement 111 zwischen die beiden Drehrollen 136, 138 hineinfällt bzw. eingreift, und in diesem Zu stand wird deren Drehung verhindert. In diesem Zustand, in dem eine Drehung verhindert wird, ist es dann, wenn die Drehwelle 110, die in 6 gezeigt ist, in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, möglich, die Arme 120 zu öffnen und die Kappe 13 gleichmäßig freizugeben, und außerdem wird es möglich, die Drehwelle 110 und das Mutterelement 112 in ihre ursprünglichen Stellungen rückzuführen.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des Kappenöffnungssystems in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform unter Bezug auf 9 erläutert.
Im Schritt S101 wird das Gestell 10 zunächst derart positioniert, dass der Behälterkörper 12 mit einer zu öffnenden Kappe in der in 1 gezeigten Kappenöffnungsposition angeordnet wird. Im Schritt S102 wird der Behälterkörper 12 ergriffen und durch die Behälterkörpergreifeinrichtung 14 ergriffen. Im Schritt S103 wird daraufhin der gehaltene Behälterkörper 12 durch die Behälterkörpergreifeinrichtung 14 hochgehoben.
Im Schritt S104 wird eine Beurteilung durchgeführt, ob oder ob nicht die Oberseite der Kappe ermittelt wurde, d. h., ob oder ob nicht der optische Strahl 203 unterbrochen worden ist, während der Anhebeschritt ausgeführt wurde, und zwar durch den zweiten Sensor (d. h., das Licht emittierende Element 86 und das Lichtempfangselement 84), der in 3 gezeigt ist. In dem Fall, dass das Ausgangssignal des zweiten Sensors EIN-geschaltet ist, d. h., in dem Fall, dass die Oberseite der Kappe ermittelt wurde, wird das Anheben des Behälterkörpers 12 durch die Behälterkörpergreifeinrichtung 14 im Schritt S105 gestoppt. Diese Stoppstellung wird daraufhin als Ausgangshöhe genutzt.
Im Schritt S106 wird eine Gegenstandsermittlung ausgeführt ausgehend von der Seite über dem Behälterkörper 12 durch den ersten Sensor 18, der in 1 gezeigt ist, und in dem Fall, dass die Anwesenheit der Kappe 13 nicht bestätigt werden kann, wird er Fehlerprozess im Schritt S107 ausgeführt. In dem Fall, dass die Anwesenheit der Kappe 13 bestätigt werden kann, wird andererseits daraufhin im Schritt S108 die Drehplatte 20 entgegen Uhrzeigersinn um 90 Grad gedreht, wodurch der Kappenöffnungskopf 16 über der Kappenöffnungsstellung 200 zu liegen kommt, wie in 1 gezeigt.
Im Schritt S109 wird daraufhin der Behälterkörper 12 auf der ursprünglichen Höhe um eine vorbestimmte Distanz angehoben (beispielsweise um 2 cm), wodurch die Höhe der Kappe relativ zu dem Kappenöffnungskopf 16 korrekt positioniert ist.
Im Schritt S110 wird ein Kappenöffnungsvorgang durch den Kappenöffnungskopf 16 ausgeführt. Während dieser Kappenöffnungsvorgang ausgeführt wird, wird der Behälterkörper 12 in diesem Fall um eine vorbestimmte Distanz durch die Behälterkörpergreifeinrichtung 14 abgesenkt. Der Behälterkörper 12 wird schließlich auf dieselbe Höhe wie die in der Stoppstellung im Schritt S105 abgesenkt.
Im Schritt S111 wird das Ausgangssignal des zweiten Sensors überwacht. In dem Fall, dass das Ausgangssignal des zweiten Sensors EIN-geschaltet zeigt, d. h., in dem Fall, dass der optische Strahl unterbrochen ist, schreitet der Prozess zum Schritt S107 deshalb fort, weil die Möglichkeit besteht, dass der Kappenöffnungsvorgang nicht korrekt ausgeführt wurde.
In dem Fall, dass der Kappenöffnungsvorgang als im Schritt S111 korrekt ausgeführt beurteilt wird, wird daraufhin im Schritt S112 die in 1 gezeigte Drehplatte 20 im Uhrzeigersinn um 90 Grad gedreht, wodurch der erste Sensor 18 über der Kappenöffnungsstellung 200 zu liegen kommt, und gleichzeitig wird der Kappenöffnungskopf 16, der die entfernte Kappe hält, über dem Entsorgungskasten 24 angeordnet. In diesem Zustand wird die festgehaltene Kappe daraufhin freigegeben und fällt in das Innere des Entsorgungskastens 24, wie durch den Schritt S113 gezeigt. Gleichzeitig wird im Schritt S114 eine Objektermittlung durch den ersten Sensor 18 ausgeführt, d. h., eine Bestätigung, ob oder ob nicht der Kappenöffnungsvorgang, der korrekt ausgeführt worden ist, erneut ausgeführt wird. In diesem Hinblick wird in dem Fall, dass ein Gegenstand durch den ersten Sensor ermittelt wird, der Kappenöffnungsvorgang als nicht korrekt ausgeführt beurteilt und der Prozess schreitet zum Schritt S107 weiter.
In dem Fall, dass der Kappenöffnungsvorgang als im Schritt S114 korrekt ausgeführt beurteilt wird, kehrt die Behälterkörpergreifeinrichtung 14 zurück und fördert den geöffneten Behälterkörper 12 hinab auf das Gestell 10. Daraufhin wird im Schritt S116 in dem Fall, dass dieser Prozess fortgesetzt werden soll, jeder Schritt ausgehend vom Schritt S101 wiederholt ausgeführt.
10 zeigt die wesentlichen Betriebsabläufe in dem durch das Flussdiagramm von 9a wiedergegebenen Prozess. Wie vorstehend erläutert, wird der Behälterkörper 12 im Schritt S103 hochgehoben, um dieses Anheben des Behälterkörpers 12 wird gestoppt, wenn die Oberseite der Kappe 13 im Schritt S114 ermittelt wird. In diesem Zustand wird eine Gegenstandserkennung durch den optischen Strahl 204 im Schritt S106 aus geführt, und in diesem Fall wird beispielsweise eine Gegenstandsermittlung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs G mit dem optischen Strahl 203 als Referenzniveau ausgeführt.
Im Schritt S109 wird der Behälterkörper 12 um eine vorbestimmte Distanz H1 hochgehoben und die Kappe 13 wird relativ zum Kappenöffnungskopf 16 geeignet positioniert.
Im Schritt S110 wird der Behälterkörper 12 um eine vorbestimmte Distanz H2 abgesenkt, während die Kappe, die durch den Kappenöffnungskopf ergriffen wurde, gedreht wird.
Nachdem der Kappenöffnungsvorgang ausgeführt ist, wird der Behälterkörper 12 im Schritt S114 auf derselben Höhe wie im Schritt S104 positioniert, und in diesem Zustand wird der optische Strahl 204 zur Ausführung einer Gegenstandsermittlung genutzt. Wenn in diesem Fall ein Gegenstand innerhalb eines vorbestimmten Bereichs G nicht vorhanden ist, wird der Kappenöffnungsvorgang als korrekt ausgeführt beurteilt. Im Schritt S115 wird der geöffnete Behälterkörper 12 abgesenkt und zum Gestell rückgeführt.
Der in 9 gezeigte Prozess (Betriebsablauf) und der in 10 gezeigte stellen lediglich ein Beispiel dar, und verschiedene andere Prozesse (Betriebsabläufe) können angewendet werden.
11 zeigt ein Flussdiagramm der Arbeitsabläufe des Kappenöffnungskopfs im Schritt S110 in 9, und 12 zeigt ein Flussdiagramm der Betriebsabläufe des Kappenöffnungskopfs zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kappe im Schritt S113 in 9 verworfen bzw. entsorgt wird.
Im Schritt S201 wird in 11 eine Drehung der Drehwelle 110 in den Kappenöffnungskopf 16, der in 6 gezeigt ist, begonnen. Auf diese Weise und wie durch den Schritt S202 gezeigt, beginnt sich das Mutterelement 112 in der Vorrückrichtung zu bewegen, und in Übereinstimmung mit dieser Bewegung führt der Klemmmechanismus 106 eine Greifbewegung aus. Die Klauen 130 werden insbesondere in Richtung aufeinander zu bewegt. Wenn das Ergreifen der Kappe 13 beendet ist, d. h., wenn die Vorrückbewegung des Mutterelements 112 gestoppt ist, wird daraufhin die Vorspannkraft F1, die durch die mehreren Federn 136 ausgeübt wird, durch die aufwärts gerichtete Kraft F2 ausgeglichen, die auf das Mutterelement 112 durch die Antriebsenden 128 ausgeübt wird, wie im Schritt S203 gezeigt. Wenn in diesem Zustand die Drehung der Drehwelle 110 weiter fortgesetzt wird, wird F2 größer als F1, wie im Schritt S204 gezeigt, wodurch der Schulterabschnitt 110D der Drehwelle 110 die Bremsplatte 131 aufwärts verschiebt. Wenn der drehbeschränkte Zustand der internen Einheit 102 daraufhin aufgehoben wird, wie im Schritt S205 gezeigt, kann die interne Einheit 102 eine Drehbewegung in Übereinstimmung mit der Drehung der Drehwelle 110 ausführen gelassen werden. Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Drehungen ausgeführt wurde, wird daraufhin die Arbeitsweise des Antriebsmotors gestoppt, wodurch die Drehung der internen Einheit 102 ebenfalls gestoppt wird, wie im Schritt S206 gezeigt.
Wenn, wie in 12 gezeigt, die Kappe weggeworfen bzw. entsorgt werden soll, wird als nächstes der Kappenöffnungskopf 16 über dem Entsorgungskasten 24 angeordnet, und in diesem Zustand wird, wie unter Bezug unter 7 und 8 vorstehend erläutert, die Drehung des Drehverhinderungselement 111 unterbunden. Die Drehung der internen Einheit 102 wird insbesondere verhindert.
Im Schritt S302 in 12 wird eine Drehkraft in der entgegengesetzten Richtung auf die Drehwelle durch den Antriebsmotor übertragen und daraufhin wird, wie im Schritt S303 gezeigt, die Drehwelle 110 in ihre ursprüngliche Stellung rückgeführt, und in Überseinstimmung hiermit wird das Mutterelement 112 in seine ursprüngliche Stellung rückgezogen und rückgeführt. Wie durch den Schritt S304 gezeigt, wird während dieses Prozesses daraufhin die Kappe, die hochgehalten ist, nunmehr von dem Klemmmechanismus 106 freigegeben und fällt in das Innere des Entsorgungskastens 24. Daraufhin wird der umgekehrte Drehvorgang des Antriebsmotors gestoppt, wie im Schritt S305 gezeigt.
Nunmehr wird eine weitere Ausführungsform des Kappenöffnungssystems erläutert, von der davon ausgegangen wird, dass sie noch praxisgerechter ist.
Wenn das Kappenöffnungssystem dieser Ausführungsform mit dem Aufbau der in 1 bis 8 gezeigten ersten Ausführungsform verglichen wird, ergeben sich Differenzen bezüglich ihrer Kappenpositionierungseinrichtung und dem jeweiligen Aufbau der Ständer der Behälterkörpergreifeinrichtungen. Dieselben Bezugsziffern werden deshalb denselben Strukturen und Bestandteilen zugeordnet wie denjenigen, die in 1 bis 8 gezeigt sind, und ihre Erläuterung erübrigt sich.
13 zeigt den Aufbau eines Teils der Behälterkörpergreifeinrichtung 14 (insbesondere denjenigen Aufbau, der sich von der in 3 gezeigten Ausführungsform unterscheidet). Obwohl die Behälterkörpergreifeinrichtung 14 zweistufig gebildet ist, ist in 13 lediglich eine einzige Stufe 30L ge zeigt. Die andere Stufe besitzt denselben Aufbau wie die Stufe 30L.
Die Stufe 30L umfasst einen hoch stehenden Rahmen 48 mit einer Schiene 48B. Ein oberer Gleitblock 401 und ein unterer Gleitblock 402 sind an der Schiene 48B gleitend angebracht. Eine Feder 404, bei der es sich um eine Kompressionsfeder handelt, ist zwischen dem oberen Gleitblock 401 und dem unteren Gleitblock 402 so vorgesehen, dass der obere Gleitblock 401 relativ zum unteren Gleitblock 402 um ein Ausmaß über eine bestimmte Distanz vorgespannt ist. Der untere Gleitblock 402 ist mit einem Verbindungsabschnitt 402A gebildet, und der untere Gleitblock 402 ist mit einem Riemen 60 mittels eines Verbindungsabschnitts 402A verbunden. Der untere Gleitblock 402 ist ein antriebsseitiger Gleitblock, und der obere Gleitblock 401 ist ein Gleitblock auf der angetriebenen Seite, und diese werden normalerweise gemeinsam hinauf und hinunter bewegt.
Wie in 13 gezeigt, ist der obere Gleitblock 401 mit einem Anlagesensor 406 versehen. Wie nachfolgend erläutert, wird das Positionieren der Kappe 13 (Ausbildung des Anlagezustands) vor dem Öffnen der Kappe ausgeführt. Wenn in diesem Fall die Aufwärtsbewegung des oberen Gleitblocks 401 zwangsweise gestoppt wird, gelangt ein Kontakt 402B, der auf dem unteren Gleitblock 402 gebildet ist, mit dem Anlagesensor 406 auf Grund der Aufwärtsbewegung des unteren Gleitblocks 402 in Kontakt. Daraufhin erkennt ein in den Zeichnungen nicht gezeigter Steuerabschnitt die Anlage der Kappe auf Grundlage eines Ausgangssignals von dem Anlagesensor 406, und zu diesem Zeitpunkt stoppt der Antrieb des Riemens 60. Durch einen derartigen Anlagezustand und die Steuerung der Anhebebewegung kann die Kappe 13 relativ zum Kappenöffnungskopf korrekt positioniert werden.
13 zeigt denjenigen Zustand, in dem sich der erste Sensor 18 in der in 1 gezeigten Drehstellung B befindet. Wie vorstehend angesprochen, werden auf den gegenüberliegenden Seiten des Anhebe- und Absenkpfads des Behälterkörpers 12 (d. h., der Kappe 13) das Licht emittierende Element 86 und das Lichtempfangselement 84, die den zweiten Sensor bilden, auf einer vorbestimmten Höhe vorgesehen. Dieser zweite Sensor bildet den optischen Strahl 203. Während des Prozesses, während dem der Behälterkörper 12 angehoben wird, wird dann, wenn die Kappe 13 den optischen Strahl 203 erreicht, der optische Strahl 203 durch die Kappe 13 unterbrochen, und die Referenzfläche (d. h., die Oberseite der Kappe bzw. die Oberseite des vorstehenden Abschnitts) der Kappe 13 wird durch die Unterbrechung des Strahls ermittelt. In dieser Ausführungsform wird die Anhebebewegung des Behälterkörpers 12 zu diesem Zeitpunkt gestoppt, und in diesem gestoppten Zustand wird die Ermittlung auf die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Gegenstands durch den ersten Sensor 18 ausgeführt. Der erste Sensor 18 bildet einen vertikalen optischen Strahl, der mit dem Zentrum der Kappe 13 fluchtet, um die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Gegenstands innerhalb eines vorbestimmten Höhenbereichs entlang des optischen Strahls 204 unter Nutzung der Höhe des optischen Strahls 203 als Referenzpegel zu ermitteln. Wenn in diesem Fall die Kappe 13 anwesend ist, wird die Kappe 13 durch die Reflektion des Strahls ermittelt. Wenn andererseits keine Kappe 13 anwesend ist, d. h., wenn die Kappe 13 nicht in dem Behälterkörper 12 vorgesehen ist, wird kein Gegenstand ermittelt. Auf diese Weise kann die Anwesenheit der Kappe vor dem Kappenöffnungsvorgang bestätigt werden, wodurch es möglich ist, den Kappenöffnungsvorgang hochzuverlässig durchzuführen. Dieser Vorteil entspricht demjenigen der in 1 bis 8 gezeigten Ausführungsform.
14 zeigt die Beziehung zwischen dem optischen Strahl 203 und dem optischen Strahl 204. Der optische Strahl 203 ist derart angeordnet, dass er das Zentrum der Kappe 13 durchsetzt, und der optische Strahl 204 ist ebenfalls so angeordnet, dass er mit dem Zentrum der Kappe 13 fluchtet. Im Fall der Kappe 13 mit dem vorstehenden Abschnitt, wie in 14 gezeigt, wird deshalb die Oberseite des vorstehenden Abschnitts mit den jeweiligen optischen Strahlen 203 und 204 ermittelt. In dieser Ausführungsform ist lediglich die Ermittlung der Anwesenheit oder Abwesenheit der Kappe erforderlich und die Positionierung der Kappe 13 relativ zu dem Kappenöffnungskopf wird durch ein getrenntes Mittel ausgeführt. Es besteht deshalb selbst dann kein Problem, wenn die optischen Strahlen 203 und 204, die in 14 gezeigt sind, verwendet werden. Selbstverständlich erübrigt es sich, darauf hinzuweisen, dass die in Fig. und 5 gezeigte Technik angewendet werden kann.
15 zeigt den Aufbau eines Teils des Kappenöffnungskopfs dieser Ausführungsform (insbesondere denjenigen Aufbau, der sich von der in 6 gezeigten Ausführungsform unterscheidet). Ein Klemmmechanismus 106 ist aus mehreren Armen 120 erstellt. In dem durch diese Arme umgebenden Raum, d. h., in einem Raum, der unter dem Kappenöffnungskopf festgelegt ist, wird ein Kappenaufnahmeelement 410 fest vorgesehen. Das Kappenaufnahmeelement 410 kann beispielsweise aus einem Metallmaterial oder Harzmaterial gebildet sein, und in dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel ist es an dem Drehverhinderungselement 111 fest angebracht. Das Kappenaufnahmeelement 410 enthält einen konkaven Teil 414, der dem zentralen Abschnitt der Kappe entspricht, und einen zylindrisch verlaufenden Teil 412, der um den konkaven Abschnitt 414 so gebildet ist, dass er sich abwärts erstreckt.
Wenn in dieser Ausführungsform der Behälterkörper 12 durch die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung hochgehoben wird, gelangt die Vorderseitenfläche (insbesondere ihr peripherer Abschnitt) 13A der Kappe 13 in Anlage an der Unterseite (Anlagefläche) des Verlängerungsteils 412, so dass die Anhebebewegung des Behälterkörpers zwangsweise gestoppt wird. Zu diesem Zeitpunkt kommt die Kappe in Bezug auf den Kappenöffnungskopf 16 auf einer geeigneten Höhe zu liegen, d. h., der mittlere Abschnitt (die Umfangsfläche) 13B der Kappe 13 kann in geeigneter Weise festgeklemmt werden. Wie aus diesem Aufbau hervorgeht, besitzt diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Klemmstellung (Höhe) auf Grundlage der Referenzfläche ermittelt werden kann, bei der es sich um die Oberseite der Kappe handelt, und zwar trotz unterschiedlicher Dicke der Kappe und unterschiedlicher Länge des Behälterkörpers. In dem in der Zeichnung gezeigten beispielhaften Aufbau ist das Kappenaufnahmeelement 410 mit einem konkaven Teil 414 gebildet. Selbst im Fall einer speziellen Kappenart, bei der ein vorstehender Abschnitt auf dem zentralen Abschnitt der Oberseite der Kappe gebildet ist, kann deshalb eine Positionierung der Kappe 13 durch Aufnehmen des vorstehenden Abschnitts 13C in den konkaven Teil 414 korrekt ausgeführt werden. Weitere Strukturen und Arbeitsweisen dieser Ausführungsform sind grundsätzlich dieselben wie diejenigen der in 6 gezeigten Ausführungsform.
Anhand von 13 und 15 wird nunmehr die Arbeitsweise dieser Ausführungsform auf Grundlage der 16 erläutert. In 16 sind die Schritte S401 bis S408 grundsätzlich die selben wie die Schritte S101 bis S108 in 9, und die Schritte S412 bis S418 in 16 sind grundsätzlich dieselben wie die Schritte S110 bis S116 in 9. Nachfolgend werden deshalb insbesondere die Schritte S409 bis S411 in 16 erläutert.
Im Schritt S409 wird der Behälterkörper 12 erneut aus dem Zustand angehoben, gemäß dem der Behälterkörper 12 vorübergehend während des Anhebevorgangs gestoppt ist. Im Schritt S410 erfolgt eine Ermittlung, ob oder ob nicht der Anlagesensor 406, der in 13 gezeigt ist, eingeschaltet ist.
Wenn in diesem Zustand die Oberseite der Kappe an der Unterseite (d. h., der Anlagefläche) des Kappenaufnahmeelements 410 anliegt, wie in 15 gezeigt, wird die Anhebebewegung des oberen Gleitblocks 401, der in 13 gezeigt ist, verhindert, während der untere Gleitblock 402 seine Anhebebewegung fortsetzt, so dass die Feder 404 weiter zusammengedrückt wird. Da in diesem Fall die Feder 404 elastische Kraft zeigt, wird ein Stoß gedämpft, wenn die Kappe 13 am Kappenaufnahmeelement anliegt. Die Feder 404 dient insbesondere als Dämpfungsmittel. Wenn die Feder 404 über ein vorbestimmtes Ausmaß hinaus zusammengedrückt wird, d. h., wenn der untere Gleitblock 402 näher am oberen Gleitblock zu liegen kommt, der gestoppt worden ist, kommt der Kontakt 402 in Kontakt mit dem Anlagesensor 406, um diesen einzuschalten.
Zu diesem Zeitpunkt wird die aufwärts gerichtete Anhebebewegung des Behälterkörpers 12 durch die Behälterkörpergreifeinrichtung 14 gestoppt. Der Zustand, demnach die Kappe in korrekter Weise positioniert ist, wird deshalb beibehalten. Die Betriebsabläufe nach diesem Schritt sind dieselben wie diejenigen, die in 9 gezeigt sind. Beispielsweise erfolgt im Schritt S216 eine Ermittlung, ob oder ob nicht die Kappe verwendet worden ist, und zwar unter Verwendung des ersten Sensors 18.
Vorstehend stellt der in 13 bis 16 gezeigte Aufbau lediglich ein Beispiel dar, und es erübrigt sich, darauf hinzuweisen, dass verschiedene andere Aufbauten zur Anwendung kommen können, solange sie dieselben Aufgaben zu lösen vermögen.
Wie vorstehend erläutert, ist es in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung möglich, einen Kappenöffnungsvorgang mit hoher Zuverlässigkeit auszuführen. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung können außerdem Behälter und Kappen verschiedner Größen gehandhabt werden.
Das erfindungsgemäße Kappenöffnungssystem erlaubt außerdem die Realisierung eines einfachen Aufbaus, der eine Kappe zu ergreifen und diese daraufhin zu drehen vermag. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung können eine Kappengreifkraft und eine Drehkraft durch eine einzige Antriebsquelle erzeugt werden. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Kappe stets gedreht, nachdem eine konstante Greifkraft ausgeübt wurde, und zwar ungeachtet der Größe von Kappen.
Schließlich wird bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt, sondern zahlreichen Abwandlungen und Modifikationen zugänglich ist, die im Umfang dieser Erfindung liegen, die durch die anliegenden Ansprüche festgelegt ist.

Claims

Kappenöffnungssystem zum automatischen Öffnen einer Kappe (13) eines Behälters, der einen Behälterkörper (12) und die daran angebrachte Kappe (13) umfasst, wobei das System aufweist: Eine Behälterkörperhandhabungsvorrichtung (14) zum Halten des Behälterkörpers (12) des Behälters, um diesen anzuheben und abzusenken; eine Kappenhandhabungsvorrichtung (16), die über der Behälterkörperhandhabungsvorrichtung (14) angeordnet ist, um sie zu ergreifen und daraufhin die Kappe (13) des Behälters zu öffnen, wenn der Behälterkörper (12) angehoben ist; und eine Positionierungseinrichtung (84, 86, 203, 18, 204, 410) zum Positionieren der Kappe (13) relativ zu der Kappenhandhabungsvorrichtung (16), wobei die Kappenhandhabungsvorrichtung (16) aufweist: Einen Basisrahmen (100); eine Dreheinheit (102), die relativ zu dem Basisrahmen (100) drehbar vorgesehen ist, aufweisend: Einen Drehrahmen (108); eine Drehwelle (110), bei der es sich um eine Welle handelt, die drehbar angetrieben und derart bereitgestellt ist, dass sie relativ zu dem Drehrahmen (108) vorrücken und sich zurückziehen kann, und die in Richtung auf die Vorrückrichtung vorgespannt ist; und ein Nockenelement (112); und wobei die Kappenhandhabungsvorrichtung (16) mehrere Arme (120) umfasst, die an der Dreheinheit (102) zum Er greifen der Kappe (13) vorgesehen sind, wobei das Nockenelement (112) dazu ausgelegt ist, sich in der Vorrückrichtung zu bewegen, um die mehreren Arme (120) zu veranlassen, den Greifvorgang durchzuführen; dadurch gekennzeichnet, dass die Kappenhandhabungsvorrichtung (16) aufweist: Einen Bremsmechanismus (104) zum Beschränken der Drehung der Dreheinheit (102), wobei die Welle (110) einen Eingriffteil (110D) aufweist, der mit dem Bremsmechanismus (104) in Eingriff bringbar ist, um dessen drehbeschränkten Zustand in einer Rückziehstellung von ihm freizugeben, und einen Schraubenteil (110A), und wobei das Nockenelement (112) auf den Schraubenteil (110A) geschraubt ist, und wobei das Nockenelement (112) zu einer Bewegung in der Vorrückrichtung durch die Vorwärtsdrehung der Drehwelle (110) in dem drehbeschränkten Zustand der Dreheinheit (102) geeignet ist, um die mehreren Arme (120) zu veranlassen, den Greifvorgang durchzuführen und die Vorrückbewegung, nachdem der Greifvorgang beendet wurde, zu stoppen, um die Vorwärtsdrehbewegung der Drehwelle (110) in eine Rückziehbewegung der Drehwelle (110) umzusetzen, wobei durch die Vorwärtsdrehbewegung der Drehwelle (110) die mehreren Arme (120) zunächst den Greifvorgang durchführen, woraufhin die mehreren Arme (120) gedreht werden.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 1, wobei das Nockenelement (112) mit einer Schrägfläche (114) gebildet ist, auf der ein Antriebsende (128) von jedem Arm (120) sich im Gleitkontakt befindet, wobei die Antriebsenden (128) der jeweiligen Arme (120) auf der Schrägfläche (114) in Übereinstimmung mit der Vorrückbewegung des Nockenelements (112) derart bewegt werden, dass Betätigungsenden (130) der jeweiligen Arme (120) derart betätigt werden, dass sie geschlossen werden.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 1, wobei der Bremsmechanismus (104) eine Bremsplatte (131) umfasst, und wobei die Vorspanneinrichtung (136) die Bremsplatte (131) in der Vorrückrichtung der Drehwelle (110) vorspannt, wobei die Drehung der Dreheinheit (102) während desjenigen Zustands beschränkt ist, in welchem sich die Bremsplatte (131) im Kontakt mit dem Drehrahmen (108) befindet.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 1, wobei die Bremsplatte (131) zu demjenigen Zeitpunkt von dem Drehrahmen (108) freikommt, zu welchem eine Kraft durch die Rückziehbewegung der Drehwelle (110) hervorgerufen wird, nachdem die Umsetzung die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung (136) übersteigt, wodurch der drehbeschränkte Zustand des Drehrahmens (108) aufgehoben bzw. freigegeben wird.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 1, außerdem aufweisend eine Drehungsverhinderungseinrichtung (111) zum Verhindern der Drehung der Dreheinheit (102), wenn die mehreren Arme (120) derart betätigt werden, dass die Greifkappe (13) freigegeben wird, wobei durch die umgekehrte bzw, entgegengesetzte Drehung der Drehwelle (110) das Nockenelement (112) die Rückziehbewegung relativ zu der Drehwelle (110) und die Drehwelle (110) die Vorrückbewegung ausführt.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 5, wobei die Drehungsverhinderungseinrichtung (111) ein mehreckiges Ele ment umfasst, das an der Dreheinheit (102) vorgesehen ist, und mehrere Anschlagelemente (136, 138), die an dem mehreckigen Element zur Verhinderung seiner Drehung anliegen.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 1, wobei die Dreheinheit (102) ein Positionierungselement (410) umfasst, auf welchem die Kappe (13) in Anlage gelangen kann.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 1, wobei die Kappe eine Bezugsfläche aufweist, und wobei die Positionierungseinrichtung (410) die Kappe (13) relativ zu der Kappenhandhabungsvorrichtung (16) auf Grundlage der Bezugsfläche der Kappe (13) positioniert.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 8, wobei die Kappe (13) eine Oberseite (13A) aufweist, und wobei die Bezugsfläche die Oberseite (13A) der Kappe (13) ist.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 9, wobei die Positionierungseinrichtung (410) ein Kappenaufnahmeelement (410) umfasst, an welchem die Oberseite der Kappe in Anlage gelangen kann, wobei das Kappenaufnahmeelement (410) unter der Kappenhandhabungsvorrichtung (16) angeordnet ist, wobei die Positionierung der Kappe (13) ausgeführt wird durch die Anlage der Oberseite (13A) der Kappe (13) an dem Kappenaufnahmeelement (410).
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 10, wobei das Kappenaufnahmeelement (410) einen zentralen Abschnitt und einen Randabschnitt aufweist, wobei ein konkaver Teil (414) in dem zentralen Abschnitt gebildet ist, und wobei ein Verlängerungsteil (412) in seinem Randabschnitt gebildet ist.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 11, wobei ein vorstehender Abschnitt (13C) an dem zentralen Abschnitt der Oberseite (13A) der Kappe (13) gebildet ist, und wobei der konkave Teil (414) eine Größe und Form derart aufweist, dass sie den vorspringenden Abschnitt (13C) im Innern aufnehmen kann.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 10, wobei die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung (14) eine Anschlagermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines Anschlags der Oberseite (13A) der Kappe (13) an dem Kappenaufnahmeelement (410) und einen Steuerabschnitt umfasst, um den Anhebevorgang des Behälterkörpers (12) zu stoppen, wenn die Anlageermittlungseinrichtung die Anlage ermittelt.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 10, außerdem aufweisend eine Puffereinrichtung (404) zum Dämpfen des Anlagestoßes, wenn die Oberseite (13A) der Kappe (13) an dem Kappenaufnahmeelement (410) anstößt.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 1, wobei die Positionierungseinrichtung einen ersten Sensor (18) umfasst, der einen vertikalen Strahl (204) entlang dem Anhebe- und Absenkpfad der Kappe (13) emittiert, einen zweiten Sensor (83), der einen horizontalen Strahl (203) emittiert, der den Anhebe- und Absenkpfad der Kappe (13) in einer vorbestimmten Höhe schneidet, und eine Einrichtung zum Ermitteln der Anwesenheit oder Abwesenheit der Kappe (13) auf Grundlage der Ausgangssignale der ersten und zweiten Sensoren (18, 83).
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 15, wobei der Anhebevorgang des Behälterkörpers (12) gestoppt wird, wenn der horizontale optische Strahl (203) unterbrochen wird und in diesen Zustand die Abwesenheit oder Abwesenheit eines Gegenstands in einem vorbestimmten Höhenbereich unter Verwendung des vertikalen optischen Strahls (204) ermittelt wird.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 15, wobei der erste Sensor (18) über den Behälterkörper (12) angeordnet ist zumindest bevor der Kappenöffnungsvorgang ausgeführt wird.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 17, wobei der erste Sensor (18) über dem Behälterkörper (12) erneut angeordnet ist, wenn der Kappenöffnungsvorgang ausgeführt worden ist.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 1, wobei die Positionierungseinrichtung umfasst: Einen Bezugsflächendetektor, der eine Oberfläche der Kappe (13) des Behälters ermittelt, wenn der Behälterkörper (12) durch die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung (14) angehoben wird; und eine Einrichtung zum Steuern der Betriebsabläufe der Behälterkörperhandhabungsvorrichtung (14) und der Kappenhandhabungsvorrichtung (16) zum Positionieren der Kappe (13) relativ zu der Kappenhandhabungsvorrichtung (16) auf Grundlage der ermittelten Bezugsfläche.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 19, wobei die Kappe (13) eine Oberseite (13A) aufweist und die Bezugsfläche die Oberseite (13A) der Kappe (13) ist.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 20, wobei der Bezugsflächendetektor ein Licht emittierendes Element (86) und ein Licht empfangendes Element (84) umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten des Anhebe- und Absenkpfads der Kappe (13) so angeordnet sind, dass ein optischer Strahl (203) zwischen den Licht empfangenden und Licht emittierenden Elementen (84, 86) verläuft, wobei die Oberseite (13A) der Kappe (13) unter Nutzung der Unterbrechung des optischen Strahls (203) durch die Kappe (13) ermittelt wird.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 21, wobei die Oberseite (13A) der Kappe (13) einen zentralen Abschnitt und einen Randabschnitt aufweist, der in einer Position zu liegen kommt, die ausgehend vom zentralen Abschnitt in horizontaler Richtung verschoben ist, wobei die Licht empfangenden und Licht emittierenden Elemente (84, 86) so angeordnet sind, dass der optische Strahl (203) über den Randabschnitt verläuft, wodurch die Oberseite (13A) der Kappe (13) ungeachtet der Form des zentralen Abschnitts der Oberseite (13A) der Kappe (13) ermittelbar ist.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 19, wobei der Steuerabschnitt die Höhe festlegt, auf der die Bezugsfläche durch den Bezugsflächendetektor (83, 203) als Bezugspegel ermittelt wird, woraufhin er den Behälterkörper (12) um eine vorbestimmte Distanz anhebt, wodurch die Kappe (13) relativ zu der Kappenhandhabungsvorrichtung (16) positioniert wird.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 19, außerdem aufweisend einen Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor (18, 204) zum Ermitteln der Anwesenheit oder Abwesenheit der Kappe (13).
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 24, wobei der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor (18, 204) über dem Behälterkörper (12) angeordnet ist, zumindest bevor der Kappenöffnungsvorgang ausgeführt wird.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 25, wobei der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor (18, 204) über dem Behälterkörper (12) erneut angeordnet wird, wenn der Kappenöffnungsvorgang ausgeführt worden ist.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 26, wobei der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor (18, 204) einen optischen Reflektionssensor (18) umfasst, der die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Gegenstands innerhalb eines vorbestimmten Höhenbereichs ermittelt.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 1, wobei die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung (14) aufweist: Ein Paar von Haltemechanismen (64, 66), die in Gegenüberlage zueinander derart angeordnet sind, dass sie vorrückbar und einziehbar sind, um den Behälterkörper (12) eines Behälters zu halten, der durch ein Gestell von gegenüberliegenden Seiten des Behälterkörpers (12) aus abgestützt ist; und einen Anhebe- und Absenkmechanismus (34) zum Anheben und Absenken des Paars von Haltemechanismen (64, 66).
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 1, außerdem aufweisend: Ein bewegliches Element, auf welchem die Kappenhandhabungsvorrichtung (16) angebracht ist; und eine Einrichtung zum Antreiben des beweglichen Elements zur Positionierung der Kappenhandhabungsvorrichtung (16) über dem Behälterkörper (12), der durch die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung (14) gehalten wird, während die Kappenhandhabungsvorrichtung (16) über einem Kappenentsorgungsabschnitt (24) angeordnet wird, wenn die Kappe (13) entsorgt wird.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 29, wobei das bewegliche Element eine Drehplatte (20) umfasst, die zwischen einer ersten Winkelstellung und einer zweiten Winkelstellung drehbar ist, wobei der Drehwinkel der Drehplatte (20) in der ersten Winkelstellung angeordnet wird, wenn die Kappe (13) geöffnet werden soll, und wobei der Drehwinkel der Drehplatte (20) in der zweiten Winkelstellung angeordnet wird, wenn die Kappe (13) entsorgt werden soll.
Kappenöffnungssystem nach Anspruch 30, wobei der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor (18, 204) auf der Drehplatte (20) angebracht ist, wobei dann, wenn sich die Drehplatte (20) in der ersten Winkelstellung befindet, der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor (18, 204) in seiner evakuierten Stellung zu liegen kommt, während dann, wenn sich die Drehplatte (20) in der zweiten Winkelstellung befindet, der Kappenanwesenheits- oder -abwesenheitsdetektor (18, 204) über dem Behälterkörper (12) zu liegen kommt, der durch die Behälterkörperhandhabungsvorrichtung (14) gehalten wird.